多因素复合运动条件下金基合金摩擦副导电特性研究

Due to external vibration induced by friction and wear, more change will appear in light current interface contact interface(physical, chemical and geometric changes, the materials loss and of tribo-chemical products) . It leads to the deterioration of electrical contact characteristics of the contact interface, directly affect the operation of key equipment of electromechanical equipment. This project takes alloy as the research object, to explore the wear mechanism under the complex fretting, sliding, friction in the contact interface. It plans to establish finite element model under micro current contact surface in electric power, and reveal the influencing factor of electrical contact tribology contact interface. Through changing the simulation service environment (temperature, humidity, atmosphere, dust), degradation the law and mechanism of the electrical contact performance. Based on tribology design method, by changing the contact mode, material properties, surface texture, material design, change and other means to improve the wear resistance of light current friction contact interface, and then improve current quality。

弱电接触界面由于受外界振动诱发的摩擦磨损，会导致过流接触界面发生重要的物理、化学、几何接触变化，材料的损失和摩擦化学产物导致接触界面的电接触特性恶化，直接影响机电设备关键设备的运行。本项目以金基合金为对象，研究其微动、滑动及复合条件下，接触界面的摩擦磨损机制；建立微电流低应力电接触表面有限元模型，深入揭示电接触性能的影响；通过模拟并改变服役环境(高温、湿度、气氛、尘土)，研究其电接触性能的退化规律与机理: 运用摩擦学设计思想，通过改变界面接触方式、材料性质、设计表面织构，改变材料匹配等手段，改善弱电摩擦接触界面的耐磨性能，进而提高受流条件,提出了理论依据。

电接触结构是保证电子设备在服役过程中具有稳定可靠性的关键部件。通过该项目，研发设计了毫牛级多环境电接触试验系统。该系统包括毫牛级电接触试验装置，及在其基础上搭建的外部激励振动模拟平台及气氛环境模拟平台。该系统可为后续多因素复合运动条件下的摩擦副的导电特性研究提供支持。通过自主研发的试验机完成了微机构电接触界面行为的一系列研究。通过烟尘颗粒对电接触结构的导电特性影响研究发现，随着烟炱浓度的增加，摩擦系数降低，灰尘浓度的增加导致摩擦系数升高。两种颗粒均加速了磨损，磨痕宽度、最大磨痕深度和磨损量均与颗粒浓度呈负相关。磨损导致污染层破坏，接触电阻急剧下降，并在一定范围内不断波动。对比灰尘表面，烟炱颗粒的接触电阻更小，导电性更优；通过外激振动与界面污染物的耦合影响研究发现，振动会导致触点分离，降低触点副的稳定性。接触副的磨损能力降低。往复运动无法去除粘胶。在振动环境下，粘接剂会留在样品表面。电接触摩擦磨损产生的氧化物在粘合剂和振动的联合作用下被困在接触界面中，接触电阻增加；通过气氛环境的影响研究发现，气氛环境和污染层的共同作用下，接触阻值在试验最终阶段呈上升趋势，电接触性能进一步恶化；通过金基合金接触副在气氛环境中贮存的变化规律研究发现，影响其电接触性能主要是由于气氛环境中物质的沉积，电接触材料未发生明显的化学成分变化；通过不同电流对金基合金接触副的影响研究发现，在1A范围内的电流变化对接触副的导电特性无明显影响，不造成其导电性能的退化。通过该项目的研究可为电接触结构于极端、复杂环境内的探索提供理论依据，为后续研究打下基础。