随着电磁技术应用范围的扩大,越来越多的摩擦副材料在电磁工况环境下服役,如高速列车、电磁炮等,国内外对磁场环境下铁磁性材料的摩擦磨损性能研究较多,少见非铁磁性材料如W、Al、Ti、Cu等的研究。其中,钨铜材料在现代电子信息业和国防工业领域的应用日益扩大,因此探究其摩擦磨损性能及机理十分必要。本文选用W-20Cu分别与铁磁性材料45钢和顺磁性材料铝合金进行配副,采用改进的MPV-1500型销-环式摩擦磨损试验机,通过改变磁场强度、载荷和滑动速度来研究摩擦副的干摩擦特性;利用扫描电子显微镜(SEM)、X-ray衍射仪(XRD)、Nano-focus三维形貌仪和透射电子显微镜(TEM)等仪器对材料的摩擦面、纵切面及磨屑进行微观分析,探讨摩擦副的磨损机理,并通过模型图详细阐述钨铜复合材料的磨损过程。研究得到的主要结论如下:W-20Cu与45钢配副时,随着磁场强度的增加,钨铜销和45钢环的磨损率及配副的摩擦因数均呈降低趋势,说明磁场干涉下W-20Cu/45钢配副的耐磨性和减磨性得到改善。W-20Cu与铝合金配副时,随着磁场强度的增加,钨铜销的磨损率相对较小为负值,而铝合金环的磨损率逐渐增大,配副的摩擦因数先增大后趋于稳定,说明磁场加剧了W-20Cu/铝合金配副的磨损,其磨损机制主要为粘着磨损。W-20Cu与45钢配副时,随着磁场强度的增加,钨铜销的摩擦面趋于平滑,表面粗糙度降低了57.9%;施加磁场可降低钨铜摩擦纵切面的变形程度,变形层厚度由11.5μm降低到6.5μm,阻碍了裂纹的生成和扩展,减缓了磨屑的生成;磁场还可吸附磨屑并使之细化;此外,钨铜销摩擦面上出现铁磁性氧化物,说明磁场促进了氧化磨损,从而改善了配副的磨损性能。通过在不同载荷、滑动速度和磁场强度下对W-20Cu/45钢进行摩擦磨损试验研究表明,随着载荷的增加(80 N~320 N),配副的磨损率均增大而摩擦因数降低;摩擦面变得粗糙,平均氧含量降低,摩擦纵切面变形程度趋于严重,变形区厚度由5μm增大到43μm,磨损机制由轻微的磨粒磨损转变为严重磨损。随着滑动速度的增加,钨铜销的磨损率增大,环的磨损率降低,而配副的摩擦因数略微降低,钨铜摩擦面趋于平滑,犁沟变浅,且有局部脱落现象。无论载荷变还是速度变,与无磁场条件相比,磁场干涉下配副的摩擦因数和磨损率均相对较小。综合探讨了钨铜复合材料摩擦面及纵切面的组织结构变化及变形区裂纹的形成,并使用模型图详细阐述了钨铜复合材料销/45钢环配副的摩擦磨损过程。表明钨铜摩擦纵切面存在变形区,且变形区不同深度的位错结构等缺陷发生变化,越靠近钨铜摩擦面,钨晶粒内位错密度越高,甚至有大裂纹出现,且铜晶粒破碎越严重。