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引言

电接触材料广泛应用于家用电器、高速铁路和航空航天等行业，制成电机电刷、导电滑环、继电器等产品。由于滑动电接触材料工作环境的特殊性，其磨损行为复杂，包括电磨损和机械磨损两方面。良好的导电导热性、抗电弧性和耐磨性是滑动电接触材料的基本要求。然而，随着现代技术的发展，传统银基滑动电接触材料已难以满足更高性能的需求。

传统银基滑动电接触材料虽能满足基本导电、导热和耐磨要求，但存在硬度低、耐电弧磨损性弱的问题，难以在多变环境下长久稳定运行。研究表明，在基体材料中添加固体润滑剂能提高材料的润滑性和耐磨性，且两种或以上润滑剂可产生协同润滑效果。稀土元素氧化物因其出色的热力学稳定性，常被用作扩散增强相，显著提高材料硬度并减少磨损。具体到Ag-G-La₂O₃-WS₂复合材料，虽已有研究表明各组分对材料性能有提升作用，但在不同滑动速度和表观接触压力下的电摩擦磨损性能及机理研究尚少。文章基于合肥工业大学凤仪教授团队研究成果及国家自然科学基金项目资助。

（1）复合材料配方创新：采用Ag-G-La2O3-WS2（75：15：4：6）复合材料，结合了银的高导电性、石墨和二硫化钨的润滑性以及氧化镧的增强增硬效果，实现了性能的优化。

（2）制备工艺创新：通过真空热压烧结法，精确控制烧结温度和压力，保证了各组分间不发生反应，保留了原有特性，提高了材料的综合性能。

（3）实验设计全面：系统研究了不同滑动速度和表观接触压力对复合材料电摩擦磨损性能的影响，填补了该领域的研究空白。

（4）多维度表征分析：结合热场发射扫描电子显微镜、三维激光共聚焦扫描显微镜和白光干涉仪，对磨损表面形貌进行多维度表征，深入分析了磨损机理。

图1 Ag-G-La₂O₃-WS₂复合材料的XRD 

Fig.1 XRD of Ag-G-La₂O₃-WS₂ composites

图4 滑动速度对Ag-G-La₂O₃-WS₂复合材料的电磨损性能的影响：（a）摩擦系数；（b）电磨损率；（c）接触电压降

Fig.4 Effect of sliding velocity on the electrical friction wear properties of Ag-G-La₂O₃-WS₂ composites:（a）Friction coefficient;（b）Wear rate;（c）Contact voltage drop

图5 Ag-G-La₂O₃-WS₂复合材料在不同滑动速度下电摩擦磨损实验后的SEM图像：（a）2.5 m/s；（b）5 m/s；（c）7.5 m/s；（d）10 m/s

Fig.5 SEM images of Ag-G-La₂O₃-WS₂ composites after electrical friction wear experiments at different sliding velocities:（a）2.5 m/s;（b）5 m/s;（c）7.5 m/s;（d）10 m/s

图7 表观接触压力对Ag-G-La₂O₃-WS₂复合材料的电磨损性能的影响：（a）摩擦系数；（b）电磨损率；（c）接触电压降

Fig.7 Effect of apparent contact pressure on the electrical friction wear properties of Ag-G-La₂O₃-WS₂ composites:（a）friction coefficient;（b）wear rate;（c）contact voltage drop

图8 Ag-G-La₂O₃-WS₂复合材料在不同表观接触压力下电摩擦磨损的SEM图像：（a）1.25 N/cm²；（b）2.5 N/cm²；（c）3.75 N/cm²；（d）5 N/cm²

Fig.8 SEM images of electrical friction wear of Ag-G-La2O3-WS2 composites at different apparent contact pressures:（a）1.25 N/cm²;（b）2.5 N/cm²;（c）3.75 N/cm²;（d）5 N/cm 

（1）滑动速度的影响：随着滑动速度增加，Ag-G-La₂O₃-WS₂复合材料的摩擦系数逐渐减小，而电磨损率和接触电压降逐渐增大。高速滑动产生的气压层起到润滑作用，但实际接触面减少和热量积累加剧了磨损。

（2）表观接触压力的影响：随表观接触压力增加，接触电压降逐渐下降；摩擦系数与电磨损率先下降后上升。低压力下电流收缩效应明显，高压力下机械磨损加剧。

（3）最佳工况：黏着磨损是主要磨损机制，当滑动速度为2.5 m/s，表观接触压力为2.5 N/cm²时，复合材料的耐磨性能最佳。

文章发表于《功能材料》2025年第56卷第6期，欢迎引用本文：    

范贤捷,鲁俊,刘国海,等.银基复合材料在不同工况条件下的电摩擦磨损性能研究[J].功能材料. 2025,56(6):06014-06021.

Fan X J,Lu J,Liu G H,et al.Study on the electrical friction wear properties of silver matrix composites under different working conditions[J].Journal of Functional Materials, 2025,56(6):06014-06021.