铜、碳材料在电接触领域应用广泛,无论是在高铁、电机电刷等滑动电接触领域,亦或开关电器等领域均存在大量运用。随着电接触设备朝着高速度、高电压、大容量方向发展,异质电弧侵蚀现象频繁发生,已成为限制电接触设备服役寿命和工作可靠性的关键因素。目前,关于电弧的研究主要集中在同质对称电极分断燃弧及滑动电接触电弧侵蚀方面,随着碳铜材料在电接触领域的应用大幅增加,电弧危害进一步加剧,然而异质电极燃弧机理与侵蚀机制尚不清晰,缺乏对非金属碳与金属铜匹配下的电弧演变与侵蚀的研究,对于其中的极性效应更是缺乏实验研究及相关的理论分析。因此,有必要系统地开展异质电极下电弧演化及侵蚀研究,探究不同极性下异质电弧演化侵蚀规律。本文基于电弧实验平台,进行了不同极性下的碳铜分断及稳定燃弧实验,探究了电弧演化过程及电弧侵蚀行为,揭示电弧内部关键参数及电弧运动规律,并分析其与电弧演化及侵蚀的关系。首先在起弧时探究了接触电阻、击穿电压及电弧形貌动态过程,综合考虑不同极性下材料的电子发射属性及自身的物理性质来解释其差异性的本质原因,并进一步探究其随电压电流的变化规律。接着在燃弧时利用光谱仪采集分断及稳定燃弧极间光谱,诊断电弧的粒子成分,计算了不同极性下的极间温度、蒸汽密度与电子密度,并定量分析这些电弧内部参量的变化规律,得到这些参量之间的内在联系及其对电弧演化过程与电弧侵蚀的影响机制。最后熄弧时利用高速相机记录了不同极性下典型的熄弧方式,得到材料转移与熄弧形式的关系,并用示波器记录不同极性下熄弧时间,从内部参数蒸汽密度及电子发射等角度揭示了电弧熄弧时间的增长规律。综合探究与分析了不同极性下的电弧演化过程与电弧侵蚀行为,发现其侵蚀结果存在明显的差异,并进一步定量研究了侵蚀量与电流之间的关系,发现铜为阴极时电弧对碳电极侵蚀严重,其侵蚀量与电流呈线性关系,碳蒸汽的转移与累积改变了弧根运动状态,且使放电模式由碳-铜放电成为稳定的碳-碳放电,其加剧碳电极侵蚀但保护了铜电极,此电弧放电是一种牺牲阴极保护阳极的特殊放电模式。该研究发现了异质电弧寿命及电弧侵蚀的极性效应问题,以及不同极性下电弧运动和电弧形态变化的规律,这种发现可以为其他的异质电极配对有一定的参考,如对于研究电磁弹射,或接地碳刷、电机等,在一些电极侵蚀严重的场景,需对电侵蚀效应做一个高等级的防护或者抑制,在考虑电弧特性、电弧寿命和电侵蚀问题时可为他们提供一个直接的参考或者借鉴。