电子设备和电力系统中存在大量的电子连接,电子连接的可靠性直接影响着整机的可靠性。受到工作环境、接触副材料、结构等因素的综合影响,电接触界面失效机理非常复杂,涉及化学、物理、机械、电学等众多学科。其中因大气颗粒侵入电子设备而导致电子连接失效的概率明显高于其他因素。因此,研究烟炱和灰尘颗粒对电接触微动磨损性能的影响,不仅可以改善电子设备失效问题,还对深化电接触微动磨损机理研究起到至关重要的作用。本论文利用喷涂法在铜表面制备了烟炱/灰尘层,基于西南交通大学摩擦学研究所自主研发的电接触微动磨损装置,模拟烟炱/灰尘存在条件下铜触头的服役工况,开展了颗粒浓度和载荷分别对电接触微动磨损性能影响的研究。试验采用球—平面接触方式,借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、白光干涉仪等设备对磨损区域进行形貌分析,并结合接触电阻(ECR)曲线、摩擦因数(COF)曲线、摩擦力-位移幅值(F_τ-D)曲线,系统地揭示了烟炱和灰尘颗粒对铜的电接触微动磨损行为的影响机理,结论如下:(1)烟炱颗粒在铜的微动磨损中起到减摩抗磨的作用,浓度越高抗磨作用越明显。当烟炱浓度为C=1g/L时,与无烟炱洁净表面相比,磨痕宽度减少了1.3倍,最大深度减少4.2倍。灰尘颗粒粒径较大,其参与接触后,表面的摩擦因数增大,但对试样表面也起到抗磨的作用,灰尘浓度为C=1g/L时磨痕宽度和最大深度与无尘光滑界面相比,前者降低1.7倍,后者降低了3.4倍。(2)载荷较小时,接触电阻值较大且极不稳定。金属氧化物沉积在接触区域中以形成具有极高阻值的接触点,这是接触电阻急剧上升的根本原因。随着载荷的增加,接触斑点的面积变大,接触电阻减小。在较大的法向载荷下,触头接触区域很好的匹配,接触材料的接触电阻相对稳定,微动磨损导致接触表面状态改变并增加金属的接触电阻。较小载荷(2-6N)条件下,COF曲线存在明显的跑合期—上升期—下降期—稳定期,而较大载荷(8-10N)时,只有上升期和稳定期,较高的接触载荷使接触区域处于良好的匹配状态,两个相互接触的表面在极短的时间内达到了平衡点,摩擦因数相对稳定。