二硫化钼溅射膜在潮湿空气中贮存后润滑性能的退化与失效机理

为了探讨ＭｏＳ＿２溅射膜在潮湿空气中贮存期间所发生的化学变化这个长期争议未了的问题，以空间机械常用的９Ｃｒ１８轴承钢为底材，利用ｒｆ溅射法沉积ＭｏＳ＿２薄膜，并且利用Ｘ射线光电子能谱仪、俄歇电子能谱仪和Ｘ射线衍射仪等对这种薄膜在室温（１１－１５℃）下于相对湿度为１００％的潮湿空气中贮存不同时间后的组成、元素价态和晶体结构进行了分析，考察了它在潮湿贮存过程中所发生的化学变化及其润滑性能的退化与失效机理，检测发现，ＭｏＳ＿２溅射膜经潮湿贮存一天就有少量的Ｍｏ￣（４＋）氧化生成了Ｍｏ￣（６＋），在潮湿贮存５天时又发现有少量的ＳＯ生成，随着贮存时间的延长，不仅膜中Ｍｏ￣（６＋）／Ｍｏ￣（４＋）之比在不断地增大，表明有更多的Ｍｏ￣（４＋）发生了深度氧化，而且Ｓ￣（２－）发生氧化生成的ＳＯ之含量也越来越大。由此可见，ＭｏＳ＿２溅射膜在室温下于潮湿空气中贮存期间与氧和水发生了化学反应，生成物是ＭｏＯ＿３和Ｈ＿２ＳＯ＿４．Ｈ＿２ＳＯ＿４的生成致使薄膜表面的凝聚水呈现出ｐＨ值为１．５－２．０的强酸性，从而造成了金属底材的腐蚀。ＭｏＳ＿２的深度氧化和金属底材的腐蚀是导致ＭｏＳ＿２溅射膜在潮湿环境中润滑性能退化与失效的主要原因。     

二硫化钼的电子显微分析

为了促进含ＭｏＳ２的润滑材料的应用及其基础研究的发展，利用电子显微分析技术研究了国产ＭｏＳ２的硫／钼原子比、颗粒形貌及其结构，给出了不同产地ＭｏＳ２粉末的粒径（从微米到纳米范围），以及ＭｏＳ２粘结膜和ＭｏＳ２溅射膜的形貌，并且指出当硫／钼原子比接近于２．００时，ＭｏＳ２溅射膜的耐磨寿命最长，同时还利用高分辨透电子显微照片和电子衍射图揭示了国产ＭｏＳ２的晶体结构及其参数，研究结果对含ＭｏＳ２润滑材料     

往复摩擦下热压镍－二硫化钼复合材料的自润滑性能及其耐磨机理研究

对于含ＭｏＳ２的复合材料在单向滑动摩擦条件下的实用性能，人们已经进行了比较多的研究，然而好多摩擦部件在工程实际中经受的却都是往复摩擦。为了探明热压Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料的自润滑性能及其耐磨机理，在往复摩擦条件下研究了这种材料盘表面和偶件ＧＣｒ１５钢球表面之ＭｏＳ２膜的形成过程与形貌特征，并且利用扫描电子显微镜等观察分析了ＭＯＳ２膜的磨损表面形貌及其微区成分。结果表明，在给定的往复摩擦条件下，对偶双方表面都形成了具有层状结构的ＭｏＳ２润滑膜，这种膜是通过疲劳剥落、转移、粘附与叠压等方式所形成；ＭｏＳ２含量对Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料自润滑性能的影响，主要取决于它是否能够在对偶双方表面形成分布均匀而稳定的润滑膜，含６０％（ｗｔ）ＭｏＳ２的复合材料的自润滑性能最好；Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料的自润滑性是通过其表面ＭｏＳ２膜的连续生成与疲劳剥落，并在偶件表面形成转移膜，使复合材料与金属间的摩擦变成复合材料表面ＭｏＳ２膜与偶件表面ＭｏＳ２膜之间的摩擦所实现。由此可见，Ｎｉ－ＭＯＳ２复合材料是适合在往复摩擦运动场合应用的一种性能良好的自润滑复合材料。     

二硫化钼表面氧化行为的研究（Ⅱ）─—二硫化钼摩擦表面氧化与电子转移的研究

利用电子自旋共振谱和Ｘ射线光电子能谱研究了二硫化钼ＭｏＳ＿２摩擦表面的氧化和电子转移，发现ＭｏＳ＿２在摩擦过程中是以Ｍｏ￣（４＋）经由Ｍｏ￣（５＋）过渡态继而与氧作用生成稳定的Ｍｏ￣（６＋），并且是以ＭｏＯ＿３的形式存在，证明ＭｏＳ＿２的摩擦表面除有一般认为的Ｍｏ￣（４＋）和Ｍｏ￣（６＋）这两种化学状态以外，还有Ｍｏ￣（５＋）自由基离子这种从未发现的的中间态。Ｍｏ￣（５＋）是４ｄ￣１电子构型，其在室温下于空气或氧气中是稳定的，然而在摩擦环境或添加剂的作用下，Ｍｏ￣（５＋）所含不成对电子很容易发生转移而生成Ｍｏ￣（６＋），这种研究结果更加深入地揭示了ＭｏＳ＿２摩擦表面氧化过程的复杂性，因此，应当从摩擦化学角度重新认识ＭｏＳ＿２摩擦氧化产物及其形成机制，这于研究摩擦环境和添加剂对润滑剂的抗氧化协同效应具有重要意义。     

氧化剂CrO3在MoS2润滑膜中的物理化学作用

通过在ＭｏＳ２粉末中加入氧化剂ＣｒＯ３来改变摩擦过程中表面氧化物和硫化物的形成状态，以期改善ＭｏＳ２润滑膜的寿命。利用接触角测定仪对摩擦表面的相对粘着表面能进行了计算，根据能量理论初步分析了ＭｏＳ２与ＭｏＳ２＋ＣｒＯ３摩擦系数的变化；由表面膜内产物的自由能和能量磨损理论，初步探讨了摩擦过程中表面氧化物和硫化物对磨损的影响。     

往复摩擦下热压镍—二硫化钼复合材料的自润滑性能及其耐磨机理研究

对于含ＭｏＳ２的复合材料在单向滑动摩擦条件下的实用性能，人们已经进行了比较多的研究，然而许多摩擦部件在工程实际中经受的却都是往复摩擦。为了探明热压Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料的自润滑性能及其耐磨机理，在往复摩擦条件下研究了这种材料盘表面和偶件ＧＣｒ１５钢球表面之ＭｏＳ２膜的形成过程与形貌特征，并且利用扫描电子显微镜等观察分析了ＭｏＳ２膜的磨损表面形貌及其微区成分。结果表明，在给定的往复摩擦条件下，对偶双     

二硫化钼润滑失效的单电子转移机理研究

ＭｏＳ２是一种性能优良的固体润滑剂，为了考察它的润滑失效机理，在给定的试验条件下，对其在不同温度大气环境中的氧化状态与活性作了顺磁共振和Ｘ射线光电子能谱分析研究．在Ｍｏ混合氧化物的Ｍｏ３ｄ包络峰中解叠出２组峰，分别归属Ｍｏ６＋，Ｍｏ５＋和Ｍｏ４＋这３种化学状态，Ｍｏ５＋在４ｄ轨道上有１个未成对的电子，这是Ｍｏ氧化物中的一种过渡化合状态，具有４ｄ电子构型和顺磁性，可以在从室温到５００℃范围内稳定存在，而且活性较好，在光电离作用下形成Ｍｏ的终态化合物．因此，ＭｏＳ２在摩擦过程中由于周围环境和摩擦热等多种因素的作用，在摩擦表面生成Ｍｏ６＋而失效，这是一种单电子转多过程     

二硫化钼表面氧化行为的研究（Ⅱ）—二硫化钼摩擦表面氧化与电子转…

利用电子自旋共振谱和Ｘ射线光电子能谱研究了二硫化钼ＭｏＳ２摩擦表面的氧化和电子转，发现ＭｏＳ２在摩擦过程中是以Ｍｏ＾４＋经由Ｍｏ＾５＋过渡态继而与氧作用生成稳定的Ｍｏ＾６＋，并且是以ＭｏＯ３的形式存在，证明ＭｏＳ２的摩擦表面除有一般认为的Ｍｏ＾４＋和Ｍｏ＾６＋这两种化学状态以外，还有Ｍｏ＾５＋自由基离子这种从未发现的中间态。Ｍｏ＾５＋是４ｄ＾１电子构型，其在室温下于空气或氧气中是稳定的，然而在摩擦     

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。     

Ni-Cr-Mo-Al-Ti-B-MoS2系合金高温摩擦学特性的研究

用粉末冶金法制备了Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ－ＭｏＳ２系宽温度范围自润滑合金材料,测试了合金机械性能及其在室温至６００ ℃范围内的摩擦磨损性能,同时还探讨了其耐磨机理．研究结果表明,ＭｏＳ２ 质量分数为１０％ 的合金具有较好的机械和摩擦磨损综合性能．该合金主要由Ｎｉ基固溶体、Ｎｉ３Ａｌ、Ｎｉ３（Ａｌ,Ｔｉ）、不定比化合物ＣｒｘＳｙ、ＭｏＳ２ 和Ｍｏ２Ｓ３ 等相组成,在室温至３００ ℃范围内摩擦表面形成含硫化合物复合膜而起润滑作用,高温摩擦时承载表面形成釉质层,次表层形成氧化层,其硬度比合金基体高,这是合金具有良好高温耐磨性的基础．高温下摩擦表面及磨屑中的氧化物及残余硫化物的协同作用使摩擦系数进一步降低．     

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).     

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。     

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。     

表面速度异向条件下定量脂润滑特性试验观察

采用球-盘点接触光干涉油膜测量仪观察了不同钢球和盘表面速度夹角下脂润滑的油膜特性. 试验发现，在表面速度异向条件下呈现出与已有定量脂润滑明显不同的两个特征:接触区入口油池的出现和油膜外形非对称性. 其中入口油池的出现使油膜厚度和润滑持续时间得到显著提升，这一发现也证明将经典的乏油边界条件应用于速度异向工况具有局限性；油膜外形的非对称性主要由滑动分量诱发的接触区温度分布不均匀引起，而且非对称性随着速度和角度的增加而变得明显. 表面速度异向条件下两表面上滚道交叉促进润滑剂回填，是入口油池形成的主要机制.      

聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能

为了探讨聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能及其作用机理,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在4种油介质(RP-3煤油、SG 15W-40机油、0＃柴油和液体石蜡)中的摩擦磨损性能进行了评价,并对其机理进行了初步的探讨.结果表明：与干摩擦相比,涂层在此4种油介质中的摩擦学性能均得到显著提高,其中涂层在柴油介质中的抗磨性能的提高最为突出;同种油介质中,涂层在高速(2.56 m/s)、低载(1 120 N)下的耐磨性明显优于低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的耐磨性;在低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的煤油介质中,涂层表面的物理状态在摩擦过程中的变化最终导致涂层摩擦系数的起伏和较大的磨损率.     

摩擦副材料对二烷基二硫代氨基甲酸钼添加剂摩擦学特性的影响

选择等离子喷涂钼合金层、渗氮层以及镀铬层为摩擦副材料 ,以全配方矿物基发动机油 SJ/ 5 W- 30作为基础润滑油 ,研究了上述 3种摩擦副材料对油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼 (Mo DTC)添加剂摩擦学特性的影响 .结果表明 :Mo DTC的摩擦学特性与摩擦副材料类型有关 ;采用喷钼层、渗氮层及镀铬层作为摩擦副材料 ,Mo DTC均表现出减摩和抗磨作用 ,对渗氮层的减摩抗磨效果最佳 .X射线光电子能谱分析表明 :摩擦副材料类型对添加剂中的 Mo和 S的化学状态和相对含量均有影响 ;摩擦副材料类型不同时 ,Mo DTC摩擦学行为的差异与其在磨损表面形成的 Mo S2 以及 Mo O3 、Fe S和磷酸盐等物质的含量有关     

样品粗糙度对材料SHPB动态压缩性能的影响

有效消减样品端面摩擦力是保证分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）实验结果有效性和准确性的必要条件。为了研究样品粗糙度和润滑效果对端面摩擦力和最终实验结果的影响,以应变率效应不敏感且性能稳定的紫铜为研究对象,通过机械加工配合酸蚀的方法制备了3种典型表面粗糙度的紫铜样品,分别在二硫化钼（MoS₂）充分润滑和完全不润滑的条件下各自开展高精度的SHPB重复动态压缩实验研究。结果表明,通常认为能够有效消减金属样品端面摩擦力的MoS₂仅能够在样品粗糙度不大于0.8 μm的情况下起到较好的润滑效果,随着紫铜样品粗糙度的增加,MoS₂的润滑效果不断降低,端面摩擦力不断增大,实验结果的分散性也显著增加。样品端面粗糙度为1.6 μm时,MoS₂已不能有效消减端面摩擦力;样品端面粗糙度达到3.2 μm时,MoS₂的润滑效果几乎为零。SHPB实验中使用MoS₂润滑金属样品时,压杆和样品实验端面的粗糙度需达到0.8 μm;腐蚀液处理后的金属样品外表面粗糙度难以达到0.8 μm,实验过程中需对样品端面进行比MoS₂润滑效果更好的润滑处理,或对实验结果进行扣除端面摩擦力的修正才能够保证实验结果的有效性和准确性。     

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.