典型材料载流摩擦行为

张永振，杨正海，b，上官宝，b，孙乐民，b，杜三明，b

(河南科技大学a.摩擦学重点实验室;b.材料科学与工程学院，河南 洛阳471003)

0 前言

载流摩擦副是指具有通过电流功能的摩擦副，广泛应用于交通、电力、通信、计算机、测量、控制等行业和领域［1－2］。随着科技的发展，载流摩擦副的工作条件越来越苛刻，主要表现是相对滑动速度超过100 m/s、通过电流密度超过3 A/mm2，安全性要求越来越高，例如，在接插件中要求安全接插不出现故障的次数越来越高。同时，出现了一些特殊的工况，如铁路接触线/滑块系统在风沙、雨雪、冻雨等恶劣甚至极端天气条件下工作［3］。原有技术解决方法已经难以满足新的要求，在某些领域，载流摩擦问题已经成为制约系统发展的关键性问题［4］。载流摩擦副在大电流密度、高速滑动甚至恶劣服役环境下，如何实现高安全性、高可靠性的工作成为载流摩擦研究的目标。

载流摩擦问题早在20世纪20年代就引起了研究者的注意［5－6］，该问题主要涉及电接触学、摩擦学、材料学、力学、传热、物理学、化学等多学科，是一个载流和摩擦耦合的问题。载流摩擦系统(见图1)同时包括摩擦系统和电系统，从热量产生看，主要包括电弧热、电阻热和摩擦热;从环境看，主要包括温度、湿度、气氛等条件;从接触表面情况破坏机制看，主要包括机械磨损、电弧侵蚀、氧化等多种破坏机制［7－8］。这些关系可以归纳为 3对耦合关系:摩擦接触与导电接触耦合、摩擦损伤与电损伤耦合、载流质量与摩擦学性能耦合。……