铜基粉末冶金摩擦材料由于其稳定的摩擦性能性被应用于高速列车。改进摩擦材料的性能,需要掌握材料成分与摩擦性能间的关系。而摩擦系数为材料成分、表面组织以及第三体状态的综合反映,澄清某一成分与摩擦系数的关系就面临着其他因素的干扰。因此,揭示第三体成分对摩擦系数的影响程度,对于改进摩擦材料性能是有指导意义的。为了澄清铜、铁第三体组分对摩擦性能的影响,本文针对铜基摩擦材料,利用惯性缩比试验台和红外热像仪,借助外源第三体法,将铜、铁第三体粉末添加到摩擦界面。通过对比材料表面形貌、摩擦系数和制动盘温度的变化,分析外源铜、铁第三体对摩擦性能的影响机制。得到主要结论如下:(1)添加外源铜第三体使摩擦系数的波动幅度增加,增幅随压力和制动次数的增大而增大。压力0.25MPa增至0.5MPa,单次制动的摩擦系数波动幅度由0.02增加至0.08,制动第5次的波动幅度由0.07增加至0.1。压力和制动次数的增大使铜第三体的致密程度增加,表面更加光滑。(2)添加外源铁第三体使摩擦系数的波动幅度增加,增幅随压力和制动次数的增大而增大。压力0.25MPa增至0.5MPa,单次制动的摩擦系数波动幅度由0.04增加至0.15,制动第5次的波动幅度由0.07增加至0.18。压力和制动次数的增大使铁第三体对剥落坑的填充度和致密铁第三体的强度增加。(3)外源铜第三体的摩擦系数波动幅度(0.1)低于铁第三体的摩擦系数波动幅度(0.2)。速度20km/h,铁第三体填充剥落坑的能力更强;速度160km/h,铜第三体起到润滑作用,脱落铁第三体起到磨粒作用。(4)外源铜、铁第三体均有效地减小了制动盘径向平均温度的差值。添加铜第三体的制动盘径向平均温度最大温差为40℃,添加铁第三体的最大温差为72℃。铜、铁第三体增强了摩擦界面的产热能力,且铁第三体的增强作用更强。(5)摩擦界面脱落的致密铁第三体的硬度大于致密铜第三体的硬度。铁第三体的形态越致密,硬度越大,铜第三体则相反。压力增大使致密态铜第三体的硬度值由157.78HV减小到103.94HV,致密态铁第三体的硬度值由304.02HV增加到508.07HV,致密铜第三体使摩擦系数减小,致密铁第三体使摩擦系数增大。