载流摩擦磨损过程中,摩损表面形貌不断发生变化,会影响电弧放电,而电弧反过来又会影响表面形貌,探究两者的相互作用关系,以进一步了解电弧行为与载流摩擦磨损性能的动态变化。为此,在HST-100高速载流摩擦磨损试验机上以铜/铬青铜为摩擦副进行载流摩擦磨损试验。结合摩擦系数、磨损率的变化,探究电弧与载流摩擦磨损性能的关系;利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对摩擦表面以及纵剖面进行微观观察,分析磨损表面形貌的变化特点;利用三维形貌仪测量磨损表面粗糙度,对表面形貌、电弧参数以及载流摩擦磨损性能参数进行定量分析,探究表面粗糙度与电弧能量、载流摩擦质量和载流摩擦磨损性能之间的相互作用关系。研究结果表明,载流摩擦过程中,摩擦表面上有显著的粘着磨损现象,并形成层片状磨屑与棒状磨屑。摩擦表层及次表层存在塑性变形区且随着距离摩擦表面远近的不同,变形区形貌也不同。摩擦时间短的塑性变形区较窄且分层不明显;随着摩擦时间增加,塑性变形区变大且分层明显;磨损后期,材料熔融堆积严重,严重塑性变形区较大,而整体变形区有所减小。对于纯铜材料而言,电弧侵蚀形式主要有熔融喷溅与熔融堆积。在载流摩擦过程中,纯铜摩擦表面发生了氧化。载流摩擦磨损过程中,不同磨损时期,表面粗糙度与电弧参数、载流质量、载流摩擦磨损性能的变化不同,而且相互作用,相互影响。质量磨损率呈“U”形变化,材料的磨损率与电弧的强度成正比例非线性关系。磨损初期,表面粗糙度较大,起弧频率较高且多为大电弧,相应的电弧能量也较高,质量磨损率较大;磨损中期,表面粗糙度较低,起弧频率以及大电弧出现频率均较小,电弧能量小,摩擦系数与质量磨损率较低,摩擦副接触状态较好,整体载流摩擦磨损性能好;磨损后期,表面质量变差,摩擦系数升高,电弧能量升高,磨损率增加,摩擦状态变差。