二硫化钼表面氧化行为的研究——Ⅰ.不同化学计量比MoS_2表面氧化行为的研究

本文利用X-射线光电子能谱仪、X-射线衍射仪和电子显微镜对不同化学计量比的MoS_2表面氧化行为进行了研究。结果表明,完整的MoS_2(002)表面在350℃时的热稳定性能良好,即使在450℃下于短时间内也未发生明显的氧化,这与它有序的原子排列结构有关;然而一旦破碎就表现出与单晶表面不同的化学稳定性,甚至在室温就发生表面氧化;MoS_2(002)经60°倾角入射的Ar~+刻蚀微细化可使表面积增大,容易与空气中的氧反应生成稳定的钼的氧化物;天然MoS_2单晶的S、Mo原子比约为1.8∶1.0,经反复摩擦后S、Mo原子比发生了变化,生成非化学计量比的MoSx(x<1.8),Mo~(4+)向较低化学价态转变,致使MoSx的Mo原子有更多的悬空链,这是导致表面氧化失效的化学因素。     

射频(RF)溅射镀敷MoS_2润滑膜及其结构和润滑性能的研究

本文介绍了RF溅射镀敷MoS_2润滑膜的特点、应用前景、成膜的基本原理及其制备工艺。并给出了这种膜在空气和真空条件下的滑动摩擦试验机上所测得的摩擦和耐磨性能结果及利用电子显微镜、电子衍射观察和分析膜的结构和表面形态,用俄歇电子谱仪(AES)对膜中的MpS_2和原料MoS_2的硫-钼比进行分析的结果。结果表明MoS_2溅射膜具有良好的润滑性能和一定的耐磨寿命,在这种膜中既含有“结晶型”结构的MoS_2,又含有非晶态的MoS_2,它的硫-钼比与原料MoS_2相比未发生明显的变化。     

MoS_2-Au共溅射膜摩擦学性能的研究

MoS_2-Au共溅射膜具有非常优异的摩擦学性能,在相对湿度小于13％、等于50％、大于98％以及高真空1.33×10~(-5)Pa的条件下,其耐磨寿命分别是MoS_2溅射膜的2.7、6.0、2.4和24倍;在相对湿度为50％的摩擦环境中,具有比MoS_2溅射膜低且稳定得多的摩擦系数。 利用扫描电镜研究了MoS_2-Au共溅射膜的表面形貌和剖面结构。作者指出,这种膜之所以有很长的耐磨寿命,是因为最后在磨损轨迹上有一层反转移膜。可以认为,这种反转移膜的形成与MoS_2-Au共溅射膜顶部的柱状聚集体结构有关。     

几种合成碳氢油的真空摩擦磨损行为研究

利用真空四球摩擦试验机系统考察了聚α-烯烃（PAO40,PAO10）和多烷基化环戊烷（MAC）2类合成碳氢油在空气、真空（压强小于6.0×10-4 Pa）和高纯氮气条件下的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜（SEM）和非接触式三维表面轮廓仪观察了钢球摩擦表面的微观形貌,探讨2类合成碳氢油在空气、真空和高纯氮气中的润滑机理.结果表明：在空气中,由于连续的边界氧化膜和润滑油膜的存在,2类合成碳氢油的摩擦系数较低且能保持稳定,磨斑直径较小、磨痕表面光滑平整.在真空和高纯氮气中,由于润滑膜失效和剧烈温升,2类合成碳氢油的摩擦系数较高且剧烈波动,磨斑直径较大、表面可见明显的黏着磨损.     

镍合金基自润滑材料的研制与应用

本文介绍了镍合金基自润滑材料的研制与应用。作者探索了MoS_2在高温高压下的行为与晶体变化;测定了MoS_2的加入量对材料物理—机械性能的影响;讨论了在大气和真空(10~(-6)托)中的摩擦磨损特性;並用X射线衍射仪和扫描电镜初步分析了镍与MoS_2复合后的晶态和材料结构,最后将材料加工成滚动轴承保持架,在组装成滚动轴承后,在高温高真空下进行了寿命试验。结果表明,保持架的综合性能良好,可有效地润滑该类轴承。     

铁-钼-硫合金在真空中的自润滑性

我们制备了含钼15％～20％、含硫3％的铁基三元合金,並将其作为一种自润滑材料,在栓-盘式试验机上进行了检验,评价了它们在低真空中的摩擦磨损性能。实验的滑动速度在0.1～0.9米/秒的范围内。 我们发现,在这种合金的基体中,生成了一种原子比不定的钼的硫化物—MoSx(x≈1.8),其结构类似于MoS_2。这种合金的摩擦性能要受到周围气压的影响,它在空气中滑动摩擦时,界面上会发生氧化,生成α-Fe_2O_3,使摩擦系数增大到0.7。但是,在气压低于10~3帕的真空中(1帕=1牛顿/米~2—译者),该合金却呈现出良好的润滑性,其摩擦系数之低可与MoS_2相比。在实验所用的各种气压条件下,该合金的磨损率都明显地小于S45℃碳钢(AISI1045)。     

二硫化钼基共溅射膜摩擦学性能的研究

本文研究了金、聚四氟乙烯以及石墨等添加物对二硫化钼共溅射膜摩擦学性能的影响。与MoS_2溅射膜相比,MoS_2-Au共溅射膜具有非常优异的摩擦学性能,特别是在高真空条件下;MoS_2-石墨共溅射膜的抗湿性有了很大的改善;而MoS_2-PTFE共溅射膜的摩擦学性能却没有多大改善,这是因为氟在溅射过程中有所损失造成的。合适的偏压溅射可以提高MoS_2基共溅射膜的耐磨寿命。在底材为AISI 440C不锈钢、中间层为铑(5μm)、球为红宝石(单晶)及相对湿度大于98％时的特殊摩擦体系中,MoS_2基共溅射膜具有非常长的耐磨寿命。     

内装摩擦试验机的SEM及其在观察固体润滑膜磨损过程中的应用

作者研究了固体润滑膜的摩擦与磨损,特别强调的是使用了内装栓-盘式摩擦试验机的扫描电镜(SEM)和能量色散X-射线分析仪研究膜的磨损率。该仪器具有半定量测量磨痕上膜厚横截面分布的优点,因而可获得膜磨损率的结果。 在5N负荷、各种气氛下,以0.3～1.0mm/s的滑动速度对溅射MoS_2膜、离子镀铅膜和溅射聚四氟乙烯(PTFE)膜进行了试验。 氧气的存在响影MoS_2膜的磨损率。MoS_2膜在氮气和真空中的磨损率比在空气和氧气中的大一个数量级。这表明,氧气的存在对降低磨损率是有益的,至少在滑动起始阶段如此。与MoS_2膜相反,铅膜在含氧气氛中迅速磨损。在所有气氛中,它们的磨损率几乎比MoS_2膜的大三个数量级。PTFE膜的磨损率几乎不受气氛的影响。     

磁控溅射沉积抗氧化、长寿命二硫化钼基复合薄膜

采用磁控溅射技术制备了MoS_2,Ti/MoS_2,Pb/MoS_2和Pb-Ti/MoS_2复合薄膜.通过AFM,SEM和XRD对薄膜的形貌和结构进行分析;利用纳米压痕仪,CSM摩擦试验机和Bainano高真空摩擦试验机分析薄膜的力学和摩擦学性能,并探讨了Pb、Ti掺杂对薄膜的结构,力学和摩擦学性质的影响.结果表明:Pb-Ti/MoS_2复合薄膜具有非常致密的结构,表面光滑平整,且具有较高的硬度;Pb、Ti共掺杂显著提高MoS_2薄膜在RH75%高湿度环境下和真空环境下的摩擦学性能,在潮湿大气和真空环境下磨损率分别为未掺杂MoS_2的13%和25%,且低于单一掺杂MoS_2薄膜.PbTi/MoS_2复合薄膜优异的摩擦学性能得益于Pb掺杂元素增加薄膜结构的致密度和Ti掺杂元素提高薄膜的抗氧化和力学性能.     

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

二硫化钼与金属相摩擦可在金属表面上形成一层MoS_2转移膜。这种转移膜对润滑效果有着重要的影响。在相同的摩擦条件下,不同金属底材上的MoS_2转移膜的牢固程度不同。作者用扫描俄歇电子能谱(SAM)和扫描电镜(SEM)考察了MoS_2在不同金属表面上摩擦转移膜的硫的俄歇电子象和表面形貌,並用氨离子刻蚀技术与俄歇电子能谱(AES)联用,试图鉴别MoS_2与金属底材附着的牢固程度。最后用栓-盘型摩擦试验机评价了各种金属底材上MoS_2转移膜的耐磨性能,并与金属的硬度,金属硫化物的原子化能、金属-硫键键能进行了关联。结果说明,MoS_2的摩擦转移膜与金属底材附着的牢固程度和耐磨性都难以用物理学说解释,似乎与该金属的化学活性有关,本文简要地叙述了这些试验的结果。     

MoS_2与金属表面摩擦后生成转移膜的研究——Ⅱ.MoS_2转移膜与钢摩擦时的化学效应

作者用多种表面分析技术考察了MoS_2转移膜在50～300℃温度下的失效及其对摩面的化学效应,其中主要是氧化反应。作者认为,在MoS_2转移膜的润滑中控制和利用这种氧化反应是值得注意的问题。     

MoS2/SiCH固液复合润滑体系摩擦学性能研究

本文中通过考察MoS_2薄膜/SiCH固液复合润滑体系的真空摩擦学性能,探究了该复合润滑体系的摩擦磨损机理.研究表明射频溅射MoS_2薄膜表面所固有的柱状晶体结构具有明显的润滑油吸附功能,提高了MoS_2薄膜/SiCH固液复合润滑体系的真空摩擦学性能.球盘摩擦试验结果表明:当仅对钢盘表面沉积MoS_2薄膜时,该固液复合润滑体系的滑动摩擦寿命达到1.86×106 r,为采用SiCH油润滑时摩擦寿命的1.2倍,是MoS_2薄膜固体润滑状态的4倍,表现出了良好的协同润滑效应.     

湿度对MoS_2-Au/SiCH复合润滑体系摩擦行为的影响

本文中采用球-盘摩擦试验机重点考察了射频溅射沉积的MoS_2-Au薄膜与SiCH润滑油构成的固体-液体复合润滑体系在潮湿环境中的摩擦行为.结果表明:MoS_2-Au/SiCH复合润滑体系在潮湿环境中表现出了良好的协同润滑效应,其在25℃时50%和70%RH湿度条件下具有较低的摩擦系数和磨损率.拉曼光谱和红外光谱的分析结果证实在摩擦接触区域没有发生摩擦化学反应.为此,我们提出了一个由于水在MoS_2表面吸附而在摩擦接触区域形成MoS_2-H_2O-SiCH结构的模型,用以解释MoS_2-Au/SiCH复合润滑体系在高湿环境中以及在循环湿度条件下的摩擦响应行为.     

锡青铜上MoS_2擦涂膜磨损轨迹的考察

用多功能电子能谱仪和扫描电镜初步研究了锡青铜盘上MoS_2擦涂膜和45号钢栓的磨损轨迹。结果表明,在摩擦过程中MoS_2中的硫与底材发生了化学反应并生成SnS、Cu_2S、FeS。这些硫化物有利于MoS_2膜与底材间的粘附和润滑。並得到了表面形貌、表面组成、表面元素的价态和深度分布等多种资(?)。     

高温高真空下滚动轴承自润滑保持架材料之研究

本文介绍了MoS_2-Ta自润滑复合材料的制备方法。考察了负荷、速度、温度等因数对编号为8020材料的摩擦、磨损性能的影响,并用8020材料作成26滚动轴承(内径φ6毫米)的保持架进行了轴承试验,结果表明:在真空(10~(-6)～10~(-7)乇)中,温度400～450℃、转速2600转/分、负荷520克的条件下,这种材料的保持架有效地润滑了该轴承,其寿命可达1100小时以上。     

化学转化MoS_2膜的润滑特性

作者在验证Brophy的化学转化MoS_2膜工艺的基础上对该法作了改进,确定了转化的最佳条件,制得了较厚的膜,其耐磨寿命大为延长。该膜经X—线衍射和电子探针分析表咐,其主要成分为无定型的MoS_3,经真空加热后其主要成分转变为MoS_(2.4),摩擦系数可明显下降。     

消除精密机床主轴轴承滚道表面白亮带的方法研究

为了解决国产精密机床主轴轴承滚道表面因接触疲劳磨损而很快(运转十多分钟至两小时)就形成白亮带的问题,本文通过对滚道或滚子镀覆TiN层,MoS_2层和Ag层的真空镀层处理,以及对粗磨后的轴承套圈进行真空热处理等制成的试样,在模拟试验机上与原轴承的滚道及滚子作了对比试验研究,并就磨损表面的宏观状态和微观形貌进行了观察与分析。作者指出,TiN层由于硬度高和耐磨性好,可以防止滚道表面在运转过程小形成白壳带,但其弱点是使与之配磨的滚子磨损加剧而导致轴承的精度变差和使用寿命缩短;MoS_2层因其减摩抗磨作用良好,也能使滚道表面不形成白亮带;真空热处理可以消除粗磨造成的变质层,并能提高滚道表层的硬度和耐磨性,且其处理的工件变形比一般保护气氛下淬火的小,能够保证精加工余量和正确的几何尺寸,因而这种工艺是消除精密机床主轴轴承滚道表面白亮带的一种有效方法。     

激波管中强激波的前驱真空紫外辐射

在Φ800毫米的低密度激波管的中轴上用钼靶探测入射强激波前发射的真空紫外光子,研究了以下三个问题。(1)研究了真空紫外光子的通量密度随波前距离的关系,建立了一个考虑到有限的激波发射层尺度和波前气体吸收的模型,得到了与实测前驱辐射一致的结果。(2)研究了氩气中强激波真空紫外辐射的激发机制,指出它属于非平衡共振激发辐射,其激发截面系数S~*=1.2×10~(-17)厘米~2·电子伏~(-1),激活能为11.4电子伏。(3)研究了空气中氮分子b′~1∑→X~(1∑)辐射的激发机制,指出只是在激波面很薄的一层中能够激发这一辐射,辐射是非平衡的,其激发截面Q~*=2×10~(16)厘米~2,其激活能为12.1电子伏。     

溅射MOS_2膜和PTFE膜在边界润滑条件下的摩擦学性能之研究

本文对溅射二硫化钼(MoS_2)膜和聚四氟乙烯(PTFE)膜在边界润滑条件下的摩擦学性能进行了研究。结果表明,与未镀膜的轴承钢相比,这两种固体润滑膜都具有较好的抗粘着性和减摩性,以及对硬质颗粒良好的嵌入性,但在同样的负荷条件下,PTFE膜的磨损比MoS_2膜的轻微。     

改善钢铁表面摩擦学性能的一种方法

在郑州市科委的支持下,我们研制成功了一种把MoS_2渗入钢铁表面的新方法。这种方法是利用电化学作用在机械零件工作表面上形成一层蜂窝组织,並在此多孔蜂窝状组织中渗入MoS_2,从而降低其摩擦系数和提高其耐磨性。我们把这种方法称为钢铁表面MoS_2渗固新工艺,与其它成膜方法相比其特点是:工艺设备简单,成本低,适用于各种形状复杂的零件。