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第1篇　电接触基础第1章 电接触概述2

1.1 引言2

1.2　基本特征综述5

第2章　接触机理8

2.1 固体表面8

2.2　表面形貌9

2.3　测量表面参数的现代方法17

2.4　光滑表面的接触20

2.5　粗糙表面之间的接触26

2.5.1　Greenwood-Williamson模型26

2.5.2　多级模型29

2.5.3　弹性接触转变到塑性接触32

第3章　摩擦学35

3.1　摩擦35

3.1.1　摩擦定律35

3.1.2　实际接触面积37

3.1.3　界面粘合（摩擦的粘着分量）38

3.1.4　摩擦时的变形41

3.1.5　摩擦是运行条件的函数42

3.1.6　初始位移44

3.1.7　粘性滑动46

3.2　磨损47

3.2.1　磨损阶段48

3.2.2　磨损的简化模型48

3.2.3　磨损的基本原理50

3.2.4　磨料磨损51

3.2.5　粘着磨损55

3.2.6　粒块形成56

3.2.7　疲劳磨损57

3.2.8　腐蚀磨损58

3.2.9　微动磨损59

3.2.10　脱层磨损61

3.2.11　侵蚀63

3.2.12　组合磨损方式64

3.3　润滑64

3.4　摩擦学目前的发展趋势66

第4章　电接触材料69

4.1　金属电接触材料69

4.1.1 电接触材料的性能69

4.1.1.1　铜69

4.1.1.2　铝74

4.1.1.3　银75

4.1.1.4　铂77

4.1.1.5　钯77

4.1.1.6　金78

4.1.1.7　铑78

4.1.1.8　钨79

4.1.1.9　镍79

4.1.2　重载荷及中等载荷电接触金属及合金材料79

4.1.3　轻载荷电接触的金属和合金材料83

4.1.4　液态金属接触材料84

4.1.5　弹性电接触材料86

4.1.6　形状记忆合金及其在电接触中的应用87

4.2　电接触用镀层88

4.2.1　基本要求88

4.2.2　表面工程技术91

4.2.2.1　表面偏析91

4.2.2.2　离子注入93

4.2.2.3　电镀94

4.2.2.4　化学镀96

4.2.2.5　喷镀96

4.2.2.6　化学沉积97

4.2.2.7　刷镀98

4.2.2.8　物理气相沉积技术98

4.2.2.9　电火花沉积99

4.2.2.10　中间过渡层99

4.2.2.11　多层电接触100

4.2.3　镀层材料100

4.2.3.1　用于电源连接器的镀层（铜、铝连接）100

4.2.3.2　电子／电力工业镀层103

4.3　复合电接触材料110

4.3.1　转换设备复合电接触材料111

4.3.2　用于滑动触点的自润滑复合材料117

4.4　纳米材料124

4.4.1　纳米材料总体性能126

4.4.2　力学性能126

4.4.3　电性能131

4.4.4　磁性能134

4.4.4.1 巨磁阻135

4.4.4.2　弹道磁阻效应137

4.4.5　纳米管138

4.4.6　热稳定性140

4.4.7　纳米材料表征技术141

4.4.7.1　纳米压痕141

4.4.7.2　扫描探针显微镜143

第5章　通过接触面的电流和热流的传导148

5.1　接触电阻148

5.1.1 圆形和非圆形的a斑点149

5.1.2　信号频率的影响153

5.1.3　尺寸影响，纳米级接触155

5.1.4　表面膜的影响159

5.1.5　接触形状的影响165

5.1.6　粗糙接触的传导性171

5.2　接触面的热效应178

5.2.1　热传导理论的基本原理179

5.2.2　热传导理论的基本问题181

5.2.3　电流对接触斑点的加热185

5.2.3.1　无膜金属接触186

5.2.3.2　有表面膜的接触斑点的生热188

5.2.3.3　带有隧道-导电膜的接触间隙的场强191

5.2.4　摩擦生热公式192

5.2.5　电接触的闪点195

5.2.6　摩擦接触的瞬态热效应197

5.2.6.1　热弹性的不稳定性198

5.2.6.2　温度-摩擦系数引起的非稳定性200

5.2.6.3　摩擦方式的变化与非稳定性间的关系200

第6章 电接触中的可靠性问题201

6.1 电接触可靠性的重要性201

6.2　电接触的必要条件202

6.3　影响电接触可靠性的因素202

6.4　连接器的失效机理204

6.4.1　接触面积205

6.4.2　氧化207

6.4.3　腐蚀208

6.4.4　微动磨损211

6.4.4.1　微动机理212

6.4.4.2　影响微动的因素214

6.4.4.3　电接触中的微动215

6.4.4.4　接触载荷216

6.4.4.5　运动频率219

6.4.4.6　滑动幅值219

6.4.4.7　相对湿度220

6.4.4.8　温度221

6.4.4.9　电流作用221

6.4.4.10　表面加工222

6.4.4.11 硬度223

6.4.4.12　金属氧化物224

6.4.4.13　摩擦系数224

6.4.4.14　电化学因素225

6.4.5　金属间化合物225

6.4.6　电子迁移231

6.4.7　应力松弛和蠕变234

6.4.7.1　电流作用的本质235

6.4.7.2　电流对应力松弛的作用236

6.4.8　热膨胀242

6.5　连接劣化的影响242

6.5.1　接触剩余寿命的预测模型244

6.5.2　接触劣化的经济影响250

6.5.3 电源品质252

第2篇　电接触应用第7章　电力连接256

7.1　电力连接器的类型256

7.2　结构设计和退化机理256

7.2.1　螺栓连接器256

7.2.1.1　螺栓连接的磨损262

7.2.1.2　铝连接器的微动磨损264

7.2.1.3　金属间化合物266

7.2.1.4　蠕变和应力松弛267

7.2.2　母线-穿刺接触269

7.2.3　压接式连接器272

7.2.3.1　压接连接的退化机理274

7.2.3.2　腐蚀274

7.2.3.3　压接式连接器中的微动276

7.2.4　机械连接器277

7.2.4.1　接线螺钉连接器277

7.2.4.2　绝缘刺穿连接器281

7.2.4.3　楔形连接器282

7.2.5　焊接连接器283

7.3　减缓措施284

7.3.1　接触面积-连接器设计284

7.3.2　接触压力287

7.3.3　表面预处理288

7.3.4　机械接触装置289

7.3.4.1　重新固定292

7.3.4.2　双金属嵌入293

7.3.4.3　过渡垫圈293

7.3.4.4　多接触元件294

7.3.4.5　形状记忆合金机械装置295

7.3.4.6 自修复连接295

7.3.5　润滑：接触辅助化合物296

7.4　安装程序298

第8章　电子连接器301

8.1　电子连接器的类型301

8.2　电子连接器的材料302

8.2.1　焊接材料302

8.2.2　无铅焊料304

8.2.2.1 锡304

8.2.2.2　锡-银合金304

8.2.2.3　锡-银-铋合金305

8.2.2.4　锡-银-铜合金305

8.2.2.5　锡-银-铜-锑合金306

8.2.2.6　锡-银-锑合金306

8.2.2.7　锡-铋合金307

8.2.2.8　锡-铜合金307

8.2.2.9　锡-铟合金308

8.2.2.10　锡-铟-银合金308

8.2.2.11　锡-锌合金309

8.2.2.12　锡-锌-银合金309

8.2.2.13　锡-锌-银-铝-镓合金309

8.3　电子连接器的失效机理311

8.3.1　孔隙率312

8.3.2　腐蚀／污染314

8.3.2.1　孔隙腐蚀314

8.3.2.2　蠕变腐蚀315

8.3.2.3　失泽316

8.3.3　微动320

8.3.4　摩擦聚合物327

8.3.5　金属间化合物329

8.3.6　蠕变和应力松弛341

8.3.7　电子迁移346

8.3.8　晶须350

8.4　改善措施353

8.4.1　镀层作用354

8.4.1.1　金镀层354

8.4.1.2　钯和钯合金355

8.4.1.3　锡镀层357

8.4.1.4　镍和镍基合金357

8.4.2　润滑作用358

第9章　滑动接触361

9.1 电接触摩擦学361

9.1.1　摩擦与电流之间的相互作用362

9.1.2　边界膜的作用363

9.1.3　提高滑动电接触可靠性的主要方法363

9.1.4　滑动电接触发展中的摩擦物理学365

9.2　干金属接触369

9.2.1 小电流接触369

9.2.1.1 摩擦条件下小电流和电场的影响369

9.2.1.2　界面剪切效应370

9.2.1.3　粘结、转移、磨损碎屑的形成及表面蜕变372

9.2.2　大电流接触378

9.2.2.1 电流对于摩擦性能的影响378

9.2.2.2　电场的影响382

9.2.2.3　速度的影响383

9.2.2.4　接触件材料组合的影响384

9.2.2.5　滑动中的电塑效应385

9.2.2.6　金属纤维电刷接触的摩擦及电流传递387

9.2.3　接触电阻的稳定性、电噪声392

9.2.3.1　常闭连接器的接触噪声392

9.2.3.2　滑动接触的电噪声393

9.3　润滑的金属接触404

9.3.1　润滑要素的概述404

9.3.2　润滑边界层的电性能404

9.3.3　润滑接触的电导率408

9.3.3.1 润滑剂对于接触斑点周围区域电导率的影响408

9.3.3.2　润滑剂对于接触斑点电导率的影响410

9.3.3.3　经过润滑处理后接触对电导率的实验研究415

9.3.3.4　光滑润滑表面间的接触电阻418

9.3.3.5　温度对接触电导率的影响419

9.3.4　滑动电接触中的润滑因素421

9.3.4.1　润滑剂影响的早期研究422

9.3.4.2　润滑剂的耐用性422

9.3.4.3　润滑剂的摩擦化学特性425

9.3.4.4　速度对于小电流接触的影响429

9.3.4.5　润滑剂对于接触性能的影响429

9.3.4.6　大电流润滑接触中的电流导通情况及摩擦力431

9.3.5　电接触润滑剂436

9.3.5.1　滑动开关接触件的润滑剂437

9.3.5.2　用于传感器中滑动接触的润滑剂438

9.3.5.3　接触润滑剂的选择440

9.4　复合接触441

9.4.1 中间层对电特性的影响442

9.4.1.1 中间膜层的结构和电特性442

9.4.1.2　电流通过中间层的接触机理446

9.4.1.3　复合金属接触面极性对电导率的影响454

9.4.2　电流的“润滑”效应457

9.4.2.1 电流对摩擦性能的影响457

9.4.2.2　电流的“润滑”效应机理459

9.4.2.3　电刷材料对带电摩擦性能的影响462

9.4.3　电磨损466

9.4.3.1　无电流接触磨损466

9.4.3.2　电流在磨损中的作用468

9.4.3.3　无电火花下的电磨损影响因素470

9.4.3.4　洁净程度对电接触区域的影响475

9.4.3.5　存在火花和电弧时的磨损477

9.4.3.6　减少电磨损的方法479

第3篇　诊断与监测技术第10章　摩擦学中的电检测方法482

10.1　表面特征482

10.2　接触区域与摩擦范围的判断487

10.2.1　接触区域的形成487

10.2.2　有氧化膜的滑动接触控制492

10.2.3　金属接触点形成的实验研究493

10.3　材料和润滑物的摩擦特性估测495

10.3.1 表面膜的承载能力和润滑性能的估测496

10.3.2　在不完全的润滑下的润滑中间层的抗剪强度估计499

10.3.3　通过电气方法评估材料和润滑剂的热稳定性500

10.3.4　表面涂层和表面膜的控制502

10.3.5　测量和分析接触特性的新型系统504

第11章　监测技术510

11.1　热测量512

11.1.1　红外线温度测量513

11.1.2　红外线温度图像测量的基本特征513

11.1.3　红外线热系统的类型515

11.1.4　形状记忆效应温度指示器519

11.1.5　温度胶521

11.1.6　远程温度传感器522

11.2　电阻测量523

11.3　监测接触载荷527

11.4　超声波测量528

11.5　无线监测529

11.6　监测和诊断技术的成本效益533

附录535

附录A　粗糙表面的描述方法535

附录B　形状记忆材料544

附件C　电接触数据表561

参考文献571