MoS2薄膜摩擦磨损性能及摩擦微观机制研究
《二硫化钼微纳复合物的制备及摩擦学性能研究》
《二硫化钼微纳复合物的制备及摩擦学性能研究》一、引言随着现代工业的快速发展，摩擦学性能的研究显得尤为重要。
二硫化钼（MoS2）作为一种具有优异摩擦学性能的材料，在润滑、减磨等方面具有广泛的应用前景。
然而，二硫化钼的力学性能和化学稳定性仍有待提高。
因此，本研究旨在通过制备二硫化钼微纳复合物，提高其力学性能和化学稳定性，并对其摩擦学性能进行深入研究。
二、二硫化钼微纳复合物的制备1. 材料与设备本实验所使用的材料包括钼粉、硫粉、有机溶剂等。
设备包括高温炉、球磨机、离心机等。
2. 制备方法首先，将钼粉和硫粉按照一定比例混合，置于高温炉中进行硫化反应，得到二硫化钼。
然后，将二硫化钼与纳米级增强材料进行复合，通过球磨机进行混合和研磨，最后通过离心机进行分离和清洗，得到二硫化钼微纳复合物。
三、微纳复合物的结构与性能表征1. 结构分析通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对二硫化钼微纳复合物的结构进行分析，结果表明，微纳复合物具有较好的结晶度和均匀的纳米颗粒分布。
2. 性能表征通过硬度测试、拉伸试验和热稳定性测试等方法对二硫化钼微纳复合物的力学性能和化学稳定性进行表征。
结果表明，微纳复合物具有较高的硬度和拉伸强度，同时具有良好的热稳定性。
四、摩擦学性能研究1. 实验方法采用球-盘式摩擦试验机对二硫化钼微纳复合物的摩擦学性能进行测试。
通过改变载荷、转速和滑动距离等参数，研究微纳复合物在不同条件下的摩擦系数和磨损率。
2. 结果与讨论实验结果表明，二硫化钼微纳复合物具有较低的摩擦系数和磨损率。
在较高载荷和转速条件下，微纳复合物的摩擦学性能更为优异。
此外，纳米增强材料的加入进一步提高了二硫化钼的力学性能和化学稳定性，从而提高了其摩擦学性能。
通过对摩擦表面的分析，发现微纳复合物在摩擦过程中形成了具有润滑作用的转移膜，有效降低了摩擦系数和磨损率。
五、结论本研究成功制备了二硫化钼微纳复合物，并通过结构分析和性能表征证明了其良好的结晶度、均匀的纳米颗粒分布、较高的硬度和拉伸强度以及良好的热稳定性。
《LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》范文
《LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》篇一LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其摩擦学性能的研究一、引言在航空航天、医疗以及高速运动的机械领域中，润滑技术一直是科研人员关注的焦点。
特别是在极端的LEO（低地球轨道）环境下，由于高温、高真空和辐射等特殊条件，传统的润滑方式往往难以满足需求。
因此，开发出适应LEO环境的固体润滑材料及技术，对保障设备稳定运行和延长使用寿命具有重要意义。
本文以MoS2-Ti固体润滑膜为研究对象，对其在LEO环境下的结构特性及摩擦学性能进行了深入研究。
二、MoS2-Ti固体润滑膜的结构特点MoS2-Ti固体润滑膜是由MoS2和Ti等元素通过特殊工艺制备而成的一种复合材料。
这种润滑膜具有良好的热稳定性、化学稳定性和抗辐射性能，特别适合在LEO环境下使用。
其结构特点主要表现在以下几个方面：1. 层状结构：MoS2具有典型的层状结构，每一层内Mo原子与S原子通过共价键结合，层间则通过较弱的范德华力相互作用。
这种结构使得MoS2具有良好的润滑性能。
2. 金属元素Ti的加入：Ti元素的加入可以增强MoS2的力学性能和稳定性，同时可以改善其与基体的结合力，从而提高润滑膜的整体性能。
3. 微观形貌：通过高分辨率扫描电子显微镜（SEM）观察发现，MoS2-Ti固体润滑膜表面具有均匀的微孔和裂纹结构，这有利于存储润滑剂并提高润滑效果。
三、摩擦学性能研究在LEO环境下，摩擦学性能是衡量固体润滑膜性能的重要指标。
本文采用摩擦磨损试验机对MoS2-Ti固体润滑膜的摩擦学性能进行了研究，主要从以下几个方面展开：1. 摩擦系数：在高温、高真空和辐射条件下，MoS2-Ti固体润滑膜的摩擦系数表现出较低且稳定的特性，这表明其具有良好的润滑性能。
2. 耐磨性：通过对比不同工艺条件下制备的润滑膜的耐磨性发现，优化后的MoS2-Ti固体润滑膜具有更优异的耐磨性能，这与其独特的层状结构和微观形貌密切相关。
MoS_2与金属表面摩擦后生成转移膜的研究――Ⅰ
MoS_2与金属表面摩擦后生成转移膜的研究――Ⅰ.用AES和SEM的初步考察MoS_2是一种重要的二维材料，其在催化、电池、传感器等领域具有广泛的应用。
然而，MoS_2与金属表面之间的摩擦行为及其形成的转移膜却一直是一个热门研究领域。
本文通过应用Auger电子能谱（AES）和扫描电子显微镜（SEM）技术，对MoS_2与金属表面摩擦后生成转移膜的研究进行初步考察。
首先，实验中使用的金属表面为铜（Cu）。
在MoS_2与Cu表面摩擦的过程中，AES测试结果显示，MoS_2表面的S原子会逐渐与Cu表面的Cu形成化学键，并形成一层薄膜，这层薄膜被称为转移膜。
该转移膜的组成主要为MoS_2、Cu_2S 和CuS。
值得注意的是，转移膜的形成是一个相对慢的过程，需要较长时间才能形成。
其次，SEM测试结果显示，MoS_2与Cu表面摩擦后形成的转移膜有明显的层状结构。
通过SEM观察，可以看到膜的表面上有许多微小颗粒，这些颗粒可能是MoS_2与Cu表面在摩擦过程中剥落的颗粒。
此外，薄膜的厚度也呈现出一定的变化，可能是由于摩擦次数不同导致表面剥落的颗粒数量和大小不同。
综上所述，本文通过AES和SEM技术的初步考察，研究了MoS_2与金属表面摩擦后形成的转移膜。
结果表明，转移膜的形成是一个相对慢的过程，转移膜的组成主要为MoS_2、Cu_2S和CuS，且膜的表面有明显的层状结构和微小颗粒存在。
这些发现有助于深入理解MoS_2与金属表面之间的摩擦行为及其应用于催化、电池、传感器等领域的机制。
此外，由于MoS_2是一种常见且重要的固体润滑材料，在工程领域中应用广泛。
因此，研究MoS_2在金属表面上的摩擦行为及其生成的转移膜对于摩擦学领域的发展和应用具有重要的意义。
研究表明，MoS_2与金属表面之间的摩擦行为是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。
例如，表面化学性质、压力、速度、温度和湿度等因素都会对摩擦行为产生不同的影响。
在实际工程应用中，需要结合实际情况进行优化设计，以达到最佳的润滑效果、摩擦性能和耐磨性能。
《LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》范文
《LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》篇一LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其摩擦学性能的研究一、引言在极端的太空环境下，机械零件与工具面临着摩擦、腐蚀及高温度等多种极端环境的影响。
在这样的条件下，发展耐久性强、抗摩擦、低损耗的润滑膜显得尤为关键。
本篇论文旨在研究LEO （低地球轨道）环境下MoS2-Ti固体润滑膜的结构及其摩擦学性能。
通过对该润滑膜的深入探索，以期为未来太空设备的润滑材料选择提供理论支持和实践指导。
二、MoS2-Ti固体润滑膜的制备与结构分析1. 制备方法MoS2-Ti固体润滑膜的制备采用先进的物理气相沉积（PVD）技术，结合热蒸发与溅射工艺，使MoS2和Ti在特定条件下共沉积于基材表面，形成一层均匀且致密的润滑膜。
2. 结构分析通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段对MoS2-Ti固体润滑膜进行结构分析。
实验结果显示，MoS2和Ti以一定的比例和晶型相互镶嵌，形成复合层状结构。
在SEM 显微镜下，该润滑膜呈现出高度致密且平整的表面形态。
三、LEO环境下润滑膜的摩擦学性能研究1. 实验方法在模拟LEO环境的条件下，对MoS2-Ti固体润滑膜进行摩擦磨损实验。
通过改变环境条件（如温度、湿度、氧气浓度等），观察并记录润滑膜在不同条件下的摩擦系数和磨损情况。
2. 实验结果及分析实验结果显示，在LEO环境下，MoS2-Ti固体润滑膜展现出优异的摩擦学性能。
其摩擦系数在大部分测试条件下均较低，并且保持稳定。
同时，润滑膜的耐磨性良好，在长时间的摩擦过程中，磨损量较小。
这主要归因于其独特的层状结构和较高的硬度。
四、讨论与展望通过对MoS2-Ti固体润滑膜的结构与摩擦学性能的研究，我们可以得出以下结论：该润滑膜在LEO环境下展现出良好的耐摩擦和抗磨损性能。
其层状结构和较高的硬度为其优良性能提供了保障。
此外，MoS2和Ti的共沉积也使得该润滑膜在化学稳定性方面具有较高的表现。
《2024年LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》范文
《LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》篇一LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其摩擦学性能的研究一、引言在航空航天、军事和高速运转机械等领域中，由于恶劣的极限环境和工作条件，材料的润滑与耐磨性能一直是关键性的技术问题。
尤其是在极端的低温（LEO环境，Low Earth Orbit）环境下，润滑材料需要具备出色的性能以应对高速运转和摩擦磨损的挑战。
本文以MoS2-Ti固体润滑膜为研究对象，对其在LEO环境下的结构特性及摩擦学性能进行了深入研究。
二、MoS2-Ti固体润滑膜的制备与结构分析1. 制备方法MoS2-Ti固体润滑膜的制备采用物理气相沉积法（PVD）或化学气相沉积法（CVD）等工艺，通过控制沉积温度、压力、时间等参数，实现MoS2和Ti的复合沉积，形成具有特定结构和性能的润滑膜。
2. 结构分析通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段，对MoS2-Ti固体润滑膜的微观结构进行观察和分析。
结果表明，MoS2与Ti在润滑膜中形成了稳定的复合结构，具有较高的硬度和良好的润滑性能。
三、LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜的摩擦学性能研究1. 摩擦系数与磨损率在LEO环境下，对MoS2-Ti固体润滑膜进行摩擦磨损试验，测量其摩擦系数和磨损率。
结果表明，MoS2-Ti润滑膜具有较低的摩擦系数和较小的磨损率，显示出优异的耐磨性能。
2. 润滑机制分析通过对摩擦表面进行观察和分析，发现MoS2-Ti固体润滑膜在LEO环境下表现出良好的自修复性能和润滑性能。
在摩擦过程中，MoS2层能够有效地减少金属与金属之间的直接接触，降低摩擦和磨损。
同时，Ti元素的存在增强了润滑膜的硬度和稳定性，提高了其耐磨损性能。
四、影响因素及优化策略1. 影响因素LEO环境下的温度、压力、气氛等条件对MoS2-Ti固体润滑膜的摩擦学性能产生影响。
随着温度的升高和压力的增大，润滑膜的摩擦系数和磨损率可能会发生变化。
《LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》范文
《LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》篇一LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其摩擦学性能的研究一、引言随着现代工业技术的飞速发展，润滑技术已成为许多领域中不可或缺的一部分。
在极端环境下，如LEO（低地球轨道）环境中，由于高速、高负荷和高温等条件的影响，润滑材料的选择和性能显得尤为重要。
MoS2-Ti固体润滑膜因其优异的润滑性能和稳定性，在LEO环境下具有广泛的应用前景。
本文旨在研究LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜的结构及其摩擦学性能，为实际应用提供理论依据。
二、MoS2-Ti固体润滑膜的制备与结构分析1. 制备方法MoS2-Ti固体润滑膜的制备采用物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD）相结合的方法。
首先，在基底上制备出Ti薄膜，然后在其表面沉积MoS2。
通过控制沉积温度、压力和时间等参数，得到具有特定结构和性能的MoS2-Ti固体润滑膜。
2. 结构分析利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对MoS2-Ti固体润滑膜的微观结构进行分析。
结果表明，MoS2以层状结构存在，与Ti薄膜紧密结合，形成了一种复合润滑膜结构。
该结构具有较高的硬度和良好的耐磨性，能够在LEO环境下发挥良好的润滑作用。
三、LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜的摩擦学性能研究1. 摩擦系数与磨损率在LEO环境下，对MoS2-Ti固体润滑膜进行摩擦学性能测试。
结果表明，该润滑膜具有较低的摩擦系数和磨损率。
这主要得益于其独特的层状结构和良好的硬度、耐磨性。
此外，MoS2的层状结构在摩擦过程中能够有效地吸附和分散摩擦热，进一步降低了摩擦系数和磨损率。
2. 润滑性能的稳定性在LEO环境下的长时间摩擦过程中，MoS2-Ti固体润滑膜表现出良好的润滑性能稳定性。
这主要归因于其与基底的紧密结合以及MoS2的优异润滑性能。
此外，Ti薄膜的存在也有助于提高润滑膜的耐热性和抗氧化性，使其在LEO环境中能够长期稳定地发挥润滑作用。
《2024年度电刷镀纳米MoS2-Cu基复合涂层导电与真空摩擦磨损性能》范文
《电刷镀纳米MoS2-Cu基复合涂层导电与真空摩擦磨损性能》篇一电刷镀纳米MoS2-Cu基复合涂层导电与真空摩擦磨损性能一、引言随着现代工业技术的快速发展，对于材料表面性能的要求越来越高。
电刷镀技术因其独特的优势，如操作简便、成本低廉、可实现局部修复等，被广泛应用于材料表面处理。
近年来，纳米复合涂层因其优异的物理和化学性能，在许多领域得到了广泛关注。
本篇论文旨在研究电刷镀纳米MoS2/Cu基复合涂层的导电性能及在真空环境下的摩擦磨损性能。
二、实验材料与方法本实验选用的电刷镀溶液包含纳米MoS2颗粒和铜基溶液。
采用电刷镀技术，在特定基材表面制备出纳米MoS2/Cu基复合涂层。
通过对涂层进行显微结构分析、导电性能测试、以及在真空环境下的摩擦磨损实验，研究其性能表现。
三、实验结果与分析1. 显微结构分析通过扫描电子显微镜（SEM）观察，我们发现纳米MoS2颗粒均匀地分布在Cu基体中，形成了致密的复合涂层。
这种结构有助于提高涂层的物理和化学性能。
2. 导电性能研究实验结果表明，纳米MoS2的加入显著提高了涂层的导电性能。
这主要是由于纳米MoS2的导电性能优于Cu基体，且其纳米级尺寸使得电子在涂层中的传输更加顺畅。
此外，涂层的导电性能还与其微观结构密切相关。
3. 真空摩擦磨损性能研究在真空环境下，纳米MoS2/Cu基复合涂层表现出优异的摩擦磨损性能。
这主要归因于纳米MoS2的润滑作用以及Cu基体的支撑作用。
在摩擦过程中，纳米MoS2颗粒能够有效地减少摩擦系数，降低磨损率。
同时，Cu基体为涂层提供了良好的附着力和韧性，使得涂层在摩擦过程中不易脱落。
四、讨论与展望本实验研究了电刷镀纳米MoS2/Cu基复合涂层的导电与真空摩擦磨损性能。
实验结果表明，该涂层具有优异的导电性能和真空摩擦磨损性能，可广泛应用于电气、机械等领域。
然而，仍需进一步研究涂层的制备工艺、性能优化以及在实际应用中的表现。
此外，对于涂层的耐腐蚀性、热稳定性等性能也有待进一步探讨。
《LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》
《LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其擦学性能的研究》篇一LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜结构及其摩擦学性能的研究一、引言在极限环境下的摩擦与磨损问题一直是科研领域的重要课题。
尤其在高真空、高辐射的LEO（低地球轨道）环境下，材料表面的润滑问题显得尤为重要。
MoS2-Ti固体润滑膜作为一种新型的润滑材料，具有优异的润滑性能和稳定性，被广泛应用于航空航天、机械制造等领域。
本文将针对LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜的结构及其摩擦学性能进行研究，以期为相关领域的应用提供理论支持。
二、MoS2-Ti固体润滑膜的结构特性MoS2-Ti固体润滑膜是一种由MoS2和Ti元素组成的复合材料，其结构特点主要表现在以下几个方面：1. 成分构成：MoS2-Ti固体润滑膜主要由二硫化钼（MoS2）和钛（Ti）元素构成，其中MoS2具有层状结构，具有较好的润滑性能；Ti元素则提供了较高的硬度和强度。
2. 微观结构：MoS2-Ti固体润滑膜的微观结构呈现出均匀、致密的特性，这有利于提高润滑膜的力学性能和摩擦学性能。
3. 稳定性：在LEO环境下，MoS2-Ti固体润滑膜表现出良好的化学稳定性和热稳定性，能够抵御高真空、高辐射等极端条件的影响。
三、LEO环境下MoS2-Ti固体润滑膜的摩擦学性能研究在LEO环境下，MoS2-Ti固体润滑膜的摩擦学性能主要表现在以下几个方面：1. 摩擦系数：在LEO环境下，MoS2-Ti固体润滑膜的摩擦系数较低，具有良好的减摩性能。
这主要得益于其层状结构和均匀的微观结构，使得润滑膜在摩擦过程中能够有效地降低摩擦力。
2. 耐磨性：MoS2-Ti固体润滑膜具有较高的耐磨性，能够在长时间的高负荷、高速度摩擦条件下保持较低的磨损率。
这主要归因于其良好的硬度和强度，以及在摩擦过程中能够形成稳定的润滑膜。
3. 抗辐射性能：在LEO环境的高辐射条件下，MoS2-Ti固体润滑膜表现出良好的抗辐射性能。
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关键词
机械擦涂，二硫化钼薄膜，固体润滑
Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
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School of Petrochemical Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou Gansu State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou Gansu 3 State Key Laboratory of Mechanical Transmissions, Chongqing University, Chongqing Received: May 12 , 2017; accepted: May 24 , 2017; published: May 27 , 2017
Material Sciences 材料科学, 2017, 7(3), 403-412 Published Online May 2017 in Hans. /journal/ms https:///10.12677/ms.2017.73054
2. 试样制备与试验方法
2.1. 试样制备
制备薄膜之前对基体不锈钢块(40 mm × 20 mm × 1.7 mm)采用丙酮/乙醇超声清洗(60 min)以除去其 表面的油污，再用 N2 吹干。将 MoS2 粉末放置到两块已处理的钢块之间，再将两钢块进行单向往复对磨 (2 Min)，在下边钢块上形成 MoS2 薄膜(见图 1)。
杨保平 等
2 3
中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆
收稿日期：2017年5月12日；录用日期：2017年5月24日；发布日期：2017年5月27日
摘
要
MoS2作为一种润滑剂已被广泛应用和研究， 但是其在摩擦过程中界面微观结构的变化和摩擦机理相关性 很少报道。本文采用机械擦涂方式在不锈钢表面制备了MoS2固体润滑薄膜并考察了与GCr15球、Al2O3 球和Si3N4球的摩擦磨损性能。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)和拉曼光谱仪(LABRAM HR 800)分别对薄 膜结构及其在摩擦过程中结构变化进行表征；利用往复式摩擦磨损试验机(MFT-R4000)、三维表面轮廓 仪(MicroXAM-3D)分别研究了薄膜摩擦磨损性能和磨损情况。结果表明：在三种不同对偶条件下所制备 的 MoS2 薄膜均表现出良好的润滑性能，降低接触表面的摩擦系数约 80% 左右 ( 涂覆前 µ~0.5 ，涂覆后 µ~0.1)，同时有效减少不锈钢表面的磨损(5 N时降低18%左右，10 N时降低35%左右)。拉曼光谱证实 MoS2薄膜在摩擦力的作用下层状剥离形成磨屑和层间低剪切力是降低摩擦磨损的主要原因。
Open Access
1. 引言
MoS2 粉体早在上世纪 50 年代就被广泛用作固体润滑剂。H. Heshmat 等人[1]认为在摩擦过程中的准 流体行为是提高承载力，降低摩擦的关键。1997 年，R. Tenne 等人[2]在 Nature 报道了空心 MoS2 和 WS2 的摩擦学行为研究， 得到了 0.05 甚至更低的摩擦系数， 这种现象被归结为微米球类轴承的滚动润滑效应。 但是 Thomas Heine 等人[3]利用 Born-Oppenheimer 分子动力学模拟研究发现，在重载条件下，MoS2 纳米 管会被压垮成纳米碎片。他们进一步指出，球状 MoS2 抗压性能更差，更容易破裂成碎片，因此，微轴承 效应在高载下会失效。Gehan A. J. Amaratunga 等人[4]报道了一种类富勒状 MoS2 薄膜，这种薄膜不同于 传统的磁控溅射 MoS2 薄膜，在湿度低至 45%时摩擦系数低至 0.01，且比磁控溅射 MoS2 薄膜具有更长的 寿命。他们认为洋葱状的 MoS2 球笼结构具有更好的化学惰性，阻止了 MoS2 和水的氧化反应。近年来， MoS2 微观摩擦学机制被不断报道。Akira Miyamoto 等人[5]基于分子动力学模拟研究了 MoS2 层间的摩擦 学现象，结果证实层间库伦斥力和层间非共度接触是降低摩擦的主要原因，他们认为非共度可以使摩擦 力降低到 1%。 Moon J. Kim 等人[6]利用 TEM 原位观察了研究了 MoS2 晶体的摩擦情况， 在剪切力作用下， MoS2 晶体呈现层状剥离。 总的来说，MoS2 在不同情况下的摩擦学性能被广泛研究，但是对于近工况工作条件下的 MoS2 的研 究较少。常用的 MoS2 薄膜的制备方法有溅射[7] [8]、离子镀膜[9]和气相沉积[10] [11]等方法。前两种方 法制备的薄膜多为非晶纳米晶结构， 且纳米晶无序排列。 化学气相沉积法可以获得质量较高的 MoS2 薄膜，
Keywords
Mechanical Rubbing, MoS2 Film, Solid Lubricant
MoS2薄膜摩擦磨损性能及摩擦微观机制研究
杨保平1，薛
1
*
勇1,2，张
斌2,3*，强
力2，梁爱民2
兰州理工大学石油化工学院，甘肃 兰州
通讯作者。
文章引用: 杨保平, 薛勇, 张斌, 强力, 梁爱民. MoS2 薄膜摩擦磨损性能及摩擦微观机制研究[J]. 材料科学, 2017, 7(3): 403-412. https:///10.12677/ms.2017.73054
Investigation on the Friction-Wear Properties and Tribological Microscopic Mechanism of MoS2 Films
Baoping Yang1, Yong Xue1,2, Bin Zhang2,3*, Li Qiang2, Aimin Liang2
404
பைடு நூலகம்
杨保平 等
可是在金属表面获得大面积且力学性能良好的薄膜较为困难， 因此， 化学气相沉积法得到的 MoS2 薄膜多 用于微观纳观领域。 针对上述问题， 本文采用机械修饰方式在不锈钢表面制备了 MoS2 固体润滑薄膜。 这种方法的优势首 先在于不需要借助复杂的实验设备——用机械作用的方式(在两钢块之间加入 MoS2 粉末然后单向往复对 磨)使得 MoS2 粉末在平面上形成膜。其次，该方法制备的薄膜能很好的保持材料原有的结晶特性。而且 这种方法制备的 MoS2 薄膜不受样品制备面积的限制，且具有便捷、有效、快速、低成本的特征。文章着 重考察并阐述了 MoS2 薄膜与 GCr15 球、Al2O3 球和 Si3N4 球摩擦副的摩擦磨损性能，并对其在近工况条 件下的摩擦磨损机理进行了探讨。
2.2. 薄膜的表征
采用场发射扫面电镜 (FE-SEM ， JSM-6701F ， JEOL) 来分析薄膜的表面形貌。用激光拉曼光谱仪 (LABRAM HR 800)分析薄膜的键合结构，其中拉曼光谱的激发波长为 532 nm (2.3 eV)，为了避免激光照 射样品时产生热效应，激光能量密度控制在 0.5 MW∙m2 。磨痕形貌与磨损体积由三维表面轮廓仪 (MicroXAM-3D)测定。试样的摩擦磨损性能用往复式摩擦磨损试验机(MFT-R4000)进行评价。测试对偶 件为 GCr15 球(ø = 5 mm)、Al2O3 球(ø = 5 mm)和 Si3N4 球(ø = 5 mm)，测试条件是载荷 5 N、10 N，往复距 离为 5 mm，对应速度为 240 mm/min，测试湿度为 40%~45%，温度为室温(25℃~28℃)。
3. 结果与讨论
3.1. 薄膜结构分析
图 2(a)给出了机械修饰法在 201 不锈钢表面制备的 MoS2 薄膜的表面形貌，薄膜基本连续一致，呈片 状覆盖在金属表面(厚度约为 1 μm，且厚度可以通过擦涂次数来控制)。图 2(b)给出了所制备的 MoS2 薄膜 的拉曼光谱，从图中典型的一阶拉曼振动模式 E12g，A1g 的峰可以得知所制备的 MoS2 薄膜为多层膜[12] [13] (详细拉曼分析见 2.4 节)。图 2(c)给出了所制备的 MoS2 薄膜的 XRD 谱图，其中衍射角在 13 左右出 现的衍射峰对应于 MoS2 的(002)晶面，从所用粉末与所制薄膜 XRD 谱图可知，所制备 MoS2 薄膜很好的 保持材料原有的结晶特性。此外，与所用 MoS2 粉末相比擦涂成薄膜后(002)晶面对应的衍射峰半高宽增 加，根据 Hall-Scherrer 公式[14]可知，主要是由于擦涂过程使得 MoS2 晶粒尺寸变小。
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Abstract
MoS2 has been widely used and thoroughly studied as a solid lubricant for a long time, but the research on relationship of the structure evolution and frictional mechanism are seldomly reported. In this paper, MoS2 solid lubricating films were prepared on the surface of stainless steel by mechanical rubbing. Then we used GCr15, Al2O3 and Si3N4 ball as couple pairs to investigate the friction and wear properties on a reciprocation tribo-tester (FMT-R4000), the loads for tests were 5 N and 10 N. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and Raman spectroscopy revealed the structure evolution of MoS2 during the course of friction. Three-dimensional surface profiler (MicroXAM-3D) was used to characterize the surface topography of wear tracks. The results indicated that the friction coefficient of stainless steel was reduced by 80% (before coating ~0.5 and after coating ~0.1), and the wear volume was reduced by 18%, 35% when the load was 5 N and 10 N, respectively. These excellent properties suggest that mechanical rubbing is an effective method for solid lubricating film preparation. In addition, Raman spectroscopy also confirmed that the layered peeling and interlayer low shear is the main reason to reduce friction and wear.