新一代大口径火炮系统要求高膛压、高初速和高射速,这也造成了传统H90黄铜弹带在内弹道过程中的严重磨损现象。因此,研究铜合金弹带材料的高速摩擦磨损机制和开发新型弹带材料成为解决这一问题的根本途径。本文以铜合金弹带材料为研究对象,采用摩擦磨损试验、微细观组织观测和有限元数值模拟相结合的方法,分析其高速滑动摩擦磨损性能和失效机制。对靶场试验回收的铜合金弹带材料形貌和金相观测表明,传统黄铜弹带材料发生了更严重的磨损,其原因主要是黄铜在身管内弹道过程中更容易发生动态再结晶。对H90黄铜和B10白铜的摩擦磨损性能试验表明,随着压力载荷和摩擦转速的增加,磨损量也逐渐增加,相同条件下,H90黄铜的磨损量比B10高出30%以上。H90黄铜摩擦区域表层的金相组织依次出现动态再结晶区域、纤维组织区、条状晶粒区,SEM形貌图及EDS能谱分析表明,其磨损机制主要为磨粒磨损、剥层磨损和熔化磨损;而B10白铜表层仅产生较薄的再结晶区域,磨损机制以剥层磨损为主要特征。利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对H90黄铜/钢球摩擦副的往复式摩擦磨损行为进行二维数值模拟。结果表明,黄铜合金的摩擦磨损仅发生在接触表层下几十微米区域,摩擦热和塑性功热共同作用造成接触表层温度急剧升高,达到材料的动态再结晶温度。添加单元临界温度失效控制准则Tcr=TDRX,能够模拟材料的动态再结晶软化导致的严重磨损行为。增加黄铜试件的初始温度、最大滑动速度和压力载荷,其磨损量均明显增加。提高单元动态再结晶失效控制温度,则明显降低磨损量。本文对两种弹带材料的摩擦磨损性能和机制研究,对理解弹带的内弹道磨损行为机制和开发新型合金弹带材料均有重要的理论意义和工程应用价值。