空間滑動電接觸材料的性能及其壽命增長研究.pdf

1、論文以衛(wèi)星用銀基固體自潤滑電刷材料為研究對象，以實現(xiàn)該材料空間應用壽命的增長。通過對銀基固體自潤滑材料性能的測試分析，全面了解材料的基本力學性能及其摩擦磨損性能的基礎上，分別研究了固溶強化和碳纖維增強兩種方式在提高銀基固體自潤滑材料抗磨損性能方面的作用規(guī)律及實施效果，并與現(xiàn)役材料進行對比，揭示了材料壽命增長機理;對AuNi9、AgCu10絲式電刷材料進行了載流摩擦磨損性能的研究，掌握了該類材料的滑動電接觸特性，通過與銀基固體自潤滑材料的

2、性能對比，清晰而全面地掌握了主流國產(chǎn)空間滑動電接觸材料的綜合性能及應用特點;采用所得固溶強化銀基固體自潤滑材料作為環(huán)體材料，開展了空間導電環(huán)工程樣機制備工作，對樣機的各項電器性能進行測試，評估了所得樣機的使用性能，為開發(fā)新一代大功率、長壽命空間導電環(huán)產(chǎn)品提供了有力的支撐。
　　論文獲得如下結論:
　　1)采用化學法摻銅工藝制備了Ag-Cu復合粉末，然后采用氣氛保護熱壓方法制備了Ag-2.5Cu-8MoS2復合材料，所得材料的

3、組織結構均勻、穩(wěn)定，各功能層界面清晰，結合良好;所得材料的相對密度大于96.5％，自潤滑功能層的抗彎強度為167.2 MPa，硬度大于HB50，摩擦系數(shù)0.12～0.20，磨損率＜2×10-13 m3/N·m，靜態(tài)接觸電阻＜0.54mΩ;摩擦磨損性能測試結果表明，該材料在3A電流下其穩(wěn)態(tài)摩擦系數(shù)在0.2左右，穩(wěn)態(tài)工作壽命在10km以上，上述性能全面滿足某型號衛(wèi)星對滑動電接觸材料所提出的工藝技術指標要求。
　　2)采用粒度細小、分布

4、合理的氣霧化AgCu合金粉末取代原有化學法制備的Ag-Cu復合粉末制備了新型Ag-2.5Cu-8MoS2材料，實現(xiàn)了對該材料的固溶強化，所得材料的磨損率由前期的50×10-14m3/N·m降低到5～8×10-14 m3/N·m，材料磨損率降低程度達一個數(shù)量級，表明氣霧化粉末電刷材料具有較好的耐磨性，延長了電刷的使用壽命。
　　3)研究發(fā)現(xiàn)粉末粒度及級配效果對Ag-2.5Cu-8MoS2復合材料的力學性能和MoS2分布狀態(tài)的作用影響

5、顯著。氣霧化Ag-2.5Cu-8MoS2復合材料的硬度和抗彎強度隨著合金粉末粒度的減小而提高，當粉末粒度從-300+400目減小至-500目時，復合材料的硬度和抗彎強度分別從HB45.9、88.08 MPa提高至HB56.8、179.08MPa;隨著銀銅合金粉末粒度的減小，MoS2團聚體在Ag-2.5Cu-8MoS2復合材料基體中的分布均勻性得到提高，材料的摩擦系數(shù)波動和穩(wěn)定摩擦系數(shù)都隨著減小，顯著改善了材料服役的穩(wěn)定性。
　　4

6、)采用經(jīng)石墨化處理的碳纖維對Ag-2.5Cu-8MoS2復合材料進行磨損強化，獲得了多種組分的Ag-2.5Cu-8MoS2-xCf材料。結果表明，隨著碳纖維含量的增加，復合材料的摩擦系數(shù)略有上升，但材料的磨損率獲得了有效的改善，當碳纖維體積分數(shù)從0％增加到15％時，復合材料的磨損率從6.31×10-14 m3/N·m降低到2.07×10-14 m3/N·m，即材料的磨損率獲得了三倍的提升，磨損強化作用顯著。
　　5)對Ag-2.5

7、Cu-8MoS2-xCf材料的載流摩擦磨損性能的研究表明，電流的加載對各材料磨損率的影響較小，但碳纖維的加入對材料的接觸壓降影響顯著。結果表明，所制備的各組分材料的接觸壓降基本在0.03～0.09V范圍內(nèi)動態(tài)變化，但材料的接觸壓降值及波動幅度明顯隨碳纖維含量增加而升高，即接觸狀態(tài)變差。因此認為對于Ag-2.5Cu-8MoS2-xCf材料來說，在保障材料獲得良好接觸壓降水平的同時還要有較好的耐磨性，碳纖維的添加量控制在6 vol％左右為宜

8、（Ag-2.5Cu-8MoS2-6vol％Cf的磨損率為3.02×10-14 m3/N·m）。
　　6)通過對單絲/多絲AuNi9、AgCu10電刷材料常規(guī)摩擦磨損性能及載流摩擦磨損性能的測試，發(fā)現(xiàn)了該類材料的配對特點，其中AuNi9適于同具有的Au、Ni復合鍍層進行配對，而AgCu10適于與黃銅鍍金層配對; AuNi9與Au、Ni復合鍍層配對獲得了最佳的載流摩擦磨損性能，平均摩擦系數(shù)0.9，平均接觸電壓0.5 mV/A，其平均接