MoS_2-Au共溅膜的结构与性能之研究

作者利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD),俄歇电子能谱仪(AES)和X—射线光电子能谱仪(XPS)等对MoS_2-Au共溅膜的形貌和结构进行了观察与分析,并就这种膜的厚度对耐磨寿命的影响及其抗湿性与MoS_2溅射膜的作了比较,认为共溅膜的柱状聚集体结构是其具有良好性能的原因。溅射时氩气压强对MoS_2-Au膜结构和性能影响的研究结果表明,不同氩气压强下得到的MoS_2之结晶度不同,因而共溅膜的摩擦学性能也不相同。作者还就膜与底材的结合强度同耐磨寿命的关系,以及底材表面缺陷对膜结构的影响进行了讨论。     

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。     

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。     

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。     

二硫化钼转移膜的X-射线衍射研究

利用X-射线衍射法测定了不同条件下,在对硫具有不同化学活性的铜、铁、铝底材上形成的MoS_2转移膜的晶体取向、物相状态及膜的厚度。探讨了这三种金属底材上在不同条件下形成的MoS_2转移膜厚擦磨损性能的差异。结果表明,在金属底材上的MoS_2转移膜,其基础面呈平行于底材表面排列,较厚的膜形成在对硫具有较高化学活性的金属底材上。在高温擦涂MoS_2的铜样品上,有Cu_2S产生,磨损试验表明,这对提高MoS_2转移膜的耐磨寿命是有益的。研究结果还表明,X-射线衍射法对于研究固体润滑机理,尤其是对于解决各种固体润滑膜厚度的定量测定问题是一种有用的手段。     

填充聚四氟乙烯对尼龙6摩擦磨损性能影响的研究

用Timken试验机考察了热压成形的PTFE填充尼龙6在干摩擦状态下的摩擦磨损性能及PTFE填充量、滑动速度和负荷对摩擦磨损的影响,并用X-光电子能谱仪(XPS)和电子探针(EPMA)研究了金属偶件摩擦表面转移膜的组成与形貌。结果表明,在给定的试验条件下,填充PTFE能够有效地改善尼龙6的摩擦磨损性能,PTFE的填充量在8～20％(vol)之间时的效果较好,8％PTFE填充尼龙6的PV值可比纯尼龙6的高1倍;填充PTFE的效用主要取决于转移膜的特性和PTFE在转移膜中的富集量。     

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。     

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。     

宽温域环境中聚四氟乙烯及其复合材料摩擦学性能研究

对比研究了?100~100 ℃范围内聚四氟乙烯(PTFE)及三氧化二铝/聚四氟乙烯(Al₂O₃/PTFE)复合材料的摩擦学性能. 研究结果表明,PTFE因为蠕变,在升温过程中摩擦系数逐步降低,磨损率逐步升高. 而引入Al₂O₃填料会显著影响PTFE的摩擦学行为,Al₂O₃/PTFE的摩擦系数普遍比PTFE高,而磨损率比PTFE低. 摩擦学机理表明,滑动过程中形成的摩擦膜是决定摩擦学行为的关键因素. 这对极端工况条件下高分子复合材料的设计具有重要的指导意义.      

固体-油脂复合润滑I：二硫化钼膜在干摩擦及空间用油脂润滑下的摩擦学性能

本文采用溅射技术制备了MoS2薄膜,用UMT-2MT摩擦试验机考察了MoS2膜/钢球摩擦副分别在干摩擦、氟丙基氯苯基硅油（115#油）和KK-5脂（由115#润滑油经聚四氟乙烯粉稠化制成）润滑条件下的摩擦学性能,并分析了其润滑和失效机制。结果表明：脂润滑状态下,MoS2+ KK-5复合膜处于不连续的边界润滑,其摩擦学性能得到改善但不明显;115#油润滑条件下,由于连续、有效的边界润滑,使得MoS2+115#固体-油复合体系的摩擦系数低而平稳,其耐磨损寿命与单独MoS2薄膜相比提高了至少8倍;相对于上述2种情况,干摩擦条件下的MoS2膜磨损明显。     

精密角接触球轴承的固体润滑失效分析

角接触球轴承是航天器的许多重要功能的实施部件，因而对其润滑性能的要求极为严格，迫切需要弄清其润滑失效机理。因此，对ＭｏＳ２溅射膜润滑的Ｃ６２０５球轴承进行了寿命试验，进而对经过丙酮超声清洗的各元件工作面的形貌和组成作了系统分析。     

溅射二硫化钼膜在不同润滑条件下的摩擦学性能分析

通过MoS2膜/钢、钢/钢摩擦副分别在干摩擦、油和脂润滑条件下的球-盘式摩擦学试验,对比分析了润滑条件、载荷、滑动速度对MoS2膜摩擦系数的影响.利用原子力显微镜(AFM)对膜层磨损形貌进行表征,研究润滑条件对膜层磨损寿命的影响.结果表明:在4122仪表油和FAG脂润滑下,MoS2膜在零速启动、中低速情况下的动、静摩擦系数均比MoS2干膜和钢/钢摩擦副的要低;固-液复合润滑时的MoS2膜的耐磨性均比干膜摩擦时有所降低,MoS2干膜的磨损率约为8.1×10-7mm3/(N.m),在油和脂润滑时其磨损率分别约为2.4×10-5mm3/(N.m)和5.5×10-6mm3/(N.m).     

脂润滑下二硫化钼溅射膜的摩擦特性

ＭｏＳ＿２溅射膜通常是用于干摩擦的场合，因而对它在脂润滑下的摩擦学行为，特别是对其在边界润滑状态下的作用都还很少有人进行研究。以解决空心圆柱滚子轴承早期磨损失效为主要目的，利用球－盘摩擦磨损试验机考察了在脂润滑下ＭｏＳ＿２溅射膜的摩擦特性。结果表明，脂加ＭｏＳ＿２溅射膜可以在比较宽的速度和载荷范围内表现出良好的减摩性能，此外，还利用Ｘ射线光电子能谱方法测定了射频溅射ＭｏＳ＿２固体润滑膜的元素化学状态、成分深度分布和膜层厚度等，分析了成膜条件对ＭｏＳ＿２溅射膜的影响，为获得理想的ＭｏＳ＿２薄膜提供了科学依据。     

镶嵌用固体润滑剂对锡青铜轴承摩擦学性能影响的研究

用端面摩擦试验机考察了几种镶嵌用固体润滑剂及添加剂在常温条件下对锡青铜轴承摩擦磨损性能的影响,并用X-射线衍射法、俄歇电子能谱法分析了摩擦表面转移膜的化学组成和结合情况。结果表明,几种固体润滑剂的嵌入均可提高轴承的耐磨性,并对减小摩擦系数有一定的作用;摩擦表面固体润滑剂转移膜的形成能够有效地减少摩擦副表面间的粘着现象,是改善轴承摩擦磨损性能的主要原因。     

45#钢表面复合润滑结构的制备及其摩擦性能研究

采用激光微加工技术在45#钢表面制备了微坑型织构,将激光表面织构化与MoS2固体润滑剂相结合在45#钢表面制备了复合润滑结构.研究了其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,考察了织构面密度及织构化微坑大小对其摩擦性能的影响.通过扫描电镜与能量色散谱仪对磨斑表面进行了分析.结果表明:与未织构面相比,织构面具有低而稳定的摩擦系数和高的耐磨寿命;对同一孔径织构面,随着织构密度的增加其表面摩擦系数随之减小,较适宜的织构密度为20%～35%;对同一织构面密度,当织构面密度小于20%时,较小孔径织构面的摩擦系数更低;织构面密度增至35%后,织构面摩擦系数则随孔径增大而减小;由于织构面复合润滑结构中的微坑有效地储存了润滑剂从而在摩擦过程中维持表面润滑薄膜的形成.     

两步法制备固体润滑FeS薄膜的摩擦磨损性能研究

通过两步法,即射频溅射Fe膜与低温离子渗硫复合处理工艺,在非黑色金属(单晶硅)表面得到了固体润滑FeS薄膜.利用X射线衍射仪研究了单质Fe膜与FeS薄膜的相结构,利用原子力显微镜和扫描电子显微镜观察分析了FeS薄膜的表面与擦伤磨损表面的形貌,用涂层划痕仪测量了FeS薄膜与基体的结合强度,用纳米压痕仪测定了FeS薄膜的纳米硬度及弹性模量,利用DD-92型摩擦磨损试验机评价了FeS薄膜的摩擦磨损性能.结果表明,两步法制备的FeS薄膜为金属Fe与固体润滑剂FeS共同组成的复合固体润滑薄膜,与其基体结合紧密,具有适当的表面硬度;FeS薄膜具有优异的减摩耐磨抗擦伤性能,摩擦系数与磨损量明显比45#钢原始表面的低,抗擦伤载荷明显提高.     

固液润湿性对流体动压润滑薄膜的影响

利用自行开发的微型面接触润滑油膜测量系统,研究了固液润湿性对流体动压润滑油膜厚度的影响.试验中以静止的微型滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面形成润滑副.固液的润湿性通过接触角判定,不同材料的微滑块平面和润滑液体形成不同的界面.在保持载荷和面接触楔形角不变的条件下对油膜厚度-速度关系进行了测量.结果表明:对于固液润湿性强的界面,形成的油膜厚度与经典润滑理论有较好的一致性;当固液润湿性明显降低时,测量得到的油膜厚度减小.对于试验中观察到的界面效应,应用界面滑移理论进行了初步分析.     

不同固体润滑下人字闸门底枢摩擦特性的销盘试验研究

人字闸门底枢长期在水下的低速重载下运行,易出现由磨损导致的故障,为此,三峡五级船闸的闸门已采用油脂和固体润滑剂混合润滑方式以减少摩擦磨损. 为了研究石墨、二硫化钼和聚四氟乙烯固体粉末对底枢摩擦副材料(45钢和锡青铜)摩擦学性能的影响,以三峡人字闸门底枢为研究对象,依据计算结果设计销/盘配对副面结构,在MMW-1A立式万能摩擦磨损试验机上开展磨损试验研究,并结合表面三维形貌测试和铁谱测试对摩擦磨损结果进行分析,结果表明:在试验条件下,聚四氟乙烯的摩擦系数最小,石墨次之,二硫化钼的摩擦系数最大;磨损量从小到大依次为石墨、聚四氟乙烯和二硫化钼;石墨润滑条件下磨损形式仅为单一的黏着磨损,二硫化钼和聚四氟乙烯润滑条件下磨损形式为黏着磨损和疲劳磨损,且石墨润滑产生的磨粒粒径要小于二硫化钼和聚四氟乙烯润滑产生的磨粒粒径,综上认为石墨是三者中性质较优的固体润滑剂. 在此基础上开展了石墨润滑下的13 h连续磨损试验,得到其摩擦系数和磨损量的变化规律,为人字闸门底枢摩擦副的固体润滑设计提供理论依据.      

润滑条件下金刚石薄膜及石墨／金刚石复合薄膜的摩擦学性能

利用SRV摩擦磨损试验机对比考察了液体石蜡润滑时硬质合金基体上金刚石薄膜和石墨 /金刚石复合薄膜的摩擦学性能 ,采用扫描电子显微镜对试样和磨痕表面形貌进行了观察分析 ,并进而探讨了磨损机理 .结果表明 ,在润滑条件下 ,石墨 /金刚石复合薄膜的摩擦系数和磨损体积损失均较金刚石薄膜的小 ,金刚石薄膜和石墨 /金刚石复合薄膜的主要磨损机理均为亚微断裂磨损 ,而石墨膜可以有效地减轻亚微断裂磨损