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颗粒增强铜基复合材料在保持铜基体高的导电性和导热性的同时，不仅具有优越的室温强度和硬度，而且具有良好的高温性能，因此在轨道运输弓网系统及各种电机励磁系统的接触导电体、高压动/静触头开关、电磁炮轨道、微电子及电气控制等载流摩擦磨损领域得到广泛的应用。 本文针对载流摩擦条件下典型摩擦副材料苛刻的服役环境，设计并制备了具有不同特征参量的颗粒增强铜基复合材料。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和三维形貌仪等手段分析表征了具有不同特征参量的颗粒增强铜基复合材料的组织，并对力学性能、导电率以及载流摩擦磨损和耐电弧侵蚀进行了测试，重点研究了颗粒特征参量和服役参量对铜基复合材料载流摩擦磨损性能的影响规律及摩擦磨损机制。通过以上研究可得到以下结论： (1)当颗粒粒径为50-200nm时，体积分数为2.0％-2.5%时，铜基复合材料组织致密、增强相分布均匀，因此铜基复合材料具有优异的载流摩擦磨损性能。50nm Al2O3颗粒增强的铜基复合材料的磨损率为0.033mg/m，比13nm Al2O3颗粒增强的铜基复合材料磨损率下降了79%，而500nm Al2O3颗粒增强的铜基复合材料磨损率为0.12mg/m，比50nm Al2O3颗粒增强的铜基复合材料磨损率增加了三倍。对于1.0vol.%MgO、2.5vol.%MgO和3.0vol.%MgO增强的铜基复合材料，2.5vol.%MgO/Cu复合材料载流摩擦磨损后磨损表面最为平整，具有较高的载流摩擦磨损性能。 (2)随着电流密度的增大，铜基复合材料摩擦系数和磨损率呈线性增加。随着摩擦速度或载荷的增大，铜基复合材料磨损率增加，而摩擦系数降低。无载流摩擦条件下，0.5vol.%Al2O3/Cu复合材料磨损表面出现少量的机械摩擦痕，在纵切面上未发现塑性变形。在大电流密度下，铜基复合材料载流摩擦磨损机制以粘着磨损为主，同时伴有电弧侵蚀，纵切面塑性变形层加厚。当摩擦速度或载荷较小时，销试样纵切面塑性变形层不明显。在较大加载载荷或摩擦速度下，0.5vol.%Al2O3/Cu复合材料的磨损机制以粘着磨损和塑性变形为主，销试样磨损表面呈现较严重的粘着坑和粘着块。 (3)铜基复合材料的磨损率与增强颗粒-铜基体的热膨胀系数的差值呈现一致的变化趋势。增强颗粒与铜基体的热膨胀系数差值越小，界面应力越低，摩擦过程中铜基复合材料发生塑性变形的温度越高，复合材料的载流磨损性能越高。MgO颗粒与铜基体的热膨胀系数的差值为3.6，3.0vol.%MgO/Cu复合材料的磨损率仅为0.0329mg/m，而SiO2颗粒与铜基体热膨胀系数差值为15.9,3.0vol.%SiO2/Cu复合材料的磨损率为0.0496mg/m，是3.0vol.%MgO/Cu复合材料磨损率的1.5倍。 (4)内氧化法制备的1.0vol.%Al2O3/Cu复合材料中(204)Al2O3/(200)Cu界面呈完全共格，错配度为2.4%，硬度和导电率分别达到了152HV和93%IACS。与外加法制备的非共格界面的1.0vol.%Al2O3/Cu复合材料相比，磨损率和平均摩擦系数分别降低了30%和75%，且摩擦系数波动幅度小。 (5)具有半共格界面特征的1.0vol.%MgO/Cu复合材料电侵蚀率低，燃弧能量波动小。铜基复合材料电侵蚀率随MgO颗粒体积分数的增加而增大。当MgO大于5.0vol.%时，MgO/Cu复合材料的电侵蚀率超过纯铜。在电弧作用下，铜基复合材料发生了固液相变，MgO以粒子形式分散于熔融铜中，导致MgO/Cu复合材料粘度增加，喷溅减少，抗电蚀性能提高。因此，高熔点的增强颗粒有助于改善铜基复合材料耐电弧侵蚀性能。