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本论文研究了合金元素Pb、Sn,石墨含量对高铜碳刷的组织、基本性能(体积密度、致密度、硬度强度、导电性)及磨损性能的影响,分析了碳刷的磨损机理,同时研究了摩擦副上的缺陷对高铜碳刷磨损性能的影响。对不同组分的碳刷进行了金相组织观察、扫描电镜观察、EDS能谱分析及XRD图谱分析,研究了合金元素及石墨含量对碳刷组织的影响。结果表明：Cu与石墨之间是简单的机械结合,二者之间不发生化学反应,石墨以团絮状分布在铜基体的周围,使铜呈网状分布,割裂了铜基体的连续性；Pb、Sn元素不改变Cu与石墨的结合状态,Pb、Sn部分以氧化物的形态存在于碳刷中。对不同组分的碳刷进行了密度测试、比表面积测试、硬度测试、压溃强度测试、电阻率测试。经研究发现：Pb的添加增加了碳刷的密度及致密度,加Pb碳刷的密度为5.374g/cm3,比表面积为0.137 m2/g,致密性最好,但大幅降低了碳刷的强度硬度、导电性及磨损性能；Sn的添加降低了碳刷的导电性,大幅增加了碳刷的强度和硬度,加Sn碳刷的硬度、压溃强度分别为54.07 HBW、34.5 MPa；石墨含量的增加导致碳刷的性能随之下降,石墨含量为15wt.%的导电性最好,体积电阻率为1.32×10-7Q.m。对不同组分的碳刷进行了非载流磨损实验测试。结果表明：非载流磨损实验条件下,加Pb碳刷的摩擦系数最小,磨损性能最差,加Sn碳刷在短期内耐磨性表现出一定的优势,由于石墨的润滑作用,石墨含量的增加同时降低了摩擦系数和磨损量；非载流磨损试验中,石墨含量为15wt.%的碳刷60 mmin的磨损时长内,耐磨性最好,碳刷的磨损机制是以粘着磨损为主,伴随着磨粒磨损和剥层磨损。60 min磨损时长内,摩擦副的缺陷降低了摩擦系数,增加了碳刷的磨损量；10 mmin磨损时长内,缺陷数目越多,材料的摩擦系数越大,材料越不耐磨；材料的磨损机制不因缺陷的存在和增多而改变。研究了不同组分碳刷的载流磨损性能和磨损机理,结果表明：30min的磨损时长内,加Pb碳刷的磨损量最大,为0.645 cm3,加Sn碳刷的磨损量为0.175 cm3,石墨含量为15wt.%的碳刷耐磨性最好,磨损量最小,为0.146 cm3；电流的加入使得不同组分碳刷的摩擦系数的变化不呈现一定的规律；电流的加入,改变了各组分碳刷的磨损机制,加Pb碳刷是以粘着磨损为主,磨粒磨损和烧蚀共存,而其他组分的碳刷的磨损机制都是粘着磨损和烧蚀。