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。     

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.     

溅射MoS_2膜在真空用滚珠轴承上的应用研究

作者采用改装了的射频溅射设备在滚珠轴承上溅射MoS_2膜,并选择了合适的工艺参数。用X-射线衍射仪和俄歇能谱仪研究了溅射MoS_2膜的结构和与底材间的界面,评定了溅射MoS_2的抗摩性能并测定了溅射MoS_2膜润滑的滚珠轴承的摩擦力矩和耐久寿命。     

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。     

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。     

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.     

MoS2/a-C复合薄膜在高/低湿度环境下的摩擦学性能研究

采用磁控溅射方法制备了MoS_2薄膜与不同碳含量的MoS_2/a-C复合薄膜,利用XRD、SEM、Raman光谱仪、纳米压痕仪和CSM摩擦试验机等分析了复合薄膜的结构、力学和摩擦学性能.结果表明:MoS_2薄膜为疏松的柱状结构,MoS_2/a-C复合薄膜为无定形的致密结构,硬度较高.低湿环境下MoS_2薄膜与MoS_2/a-C复合薄膜的摩擦性能差别不明显;高湿环境下薄膜的摩擦系数和磨损率均有所升高,其中MoS_2薄膜与低碳含量的MoS_2/a-C复合薄膜氧化严重,而高碳含量的MoS_2/a-C复合薄膜的摩擦学性能稳定,对湿度交替变换的环境适应性更佳.这是由于碳元素掺杂改善复合薄膜的微观结构,提高复合薄膜的抗氧化性和力学性能.     

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(?)。     

油溶性添加剂和分散的二硫化钼在矿油中的润滑效应

为了减少机械零件的摩擦和磨损,常常推荐在矿油中,添加固体润滑剂。然而在流体润滑剂中通常还采用油溶性抗磨和极压添加剂。作者,采用三种不同的试验装置,模拟混合膜润滑的条件,研究了MoS_2与某些抗磨和极压添加剂的相互作用。研究结果指出,在多数情况下,MoS_2对抗磨性能起到了一定的正效应。在球—圆柱体装置上的研究表明,MoS_2提高了液体润滑剂的负荷承载能力。不过对于某些实际应用,仍需要细致地试验固体润滑剂的效果。     

南海海洋大气环境二硫化钼纳米多层薄膜摩擦学行为研究

MoS_2薄膜在湿热大气环境长期存储后,由于严重的氧化导致其摩擦学性能大幅劣化,通常表现出较高的摩擦系数和较短的使用寿命.为了改善MoS_2薄膜在湿热大气环境下的抗氧化和摩擦学性能,通过非平衡闭合场磁控溅射技术制备了MoS_2/Pb-Ti纳米多层薄膜,首次研究了MoS2纳米多层复合薄膜与纯MoS_2薄膜在恶劣的南海海洋大气环境暴露储存6个月后的薄膜成分、摩擦学性能的衍化行为.结果表明:与纯MoS_2薄膜相比,MoS_2/Pb-Ti纳米多层薄膜具有更好的抗湿热氧化性能,其摩擦学性能几乎未受到南海储存环境的影响,依然表现出较低的摩擦系数和磨损率.借助XRD、XPS、TEM和纳米压痕硬度等分析手段发现其摩擦学性能的大幅改善是由于薄膜中大量的异质界面对其晶面结构、薄膜致密性和机械性能的改善,以及Pb/Ti金属复合相对MoS_2氧化的抑制作用.     

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.     

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。     

类石墨烯二硫化钼的制备及其真空摩擦学性能研究

采用电化学剥离法制备了类石墨烯二硫化钼(MoS_2)片层,采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征了类石墨烯二硫化钼的结构.利用真空摩擦试验机测试了含类石墨烯MoS_2添加剂离子液体(IL-MoS_2)的摩擦学性能并与纯离子液体(IL)进行了对比.利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察磨斑处的形貌并用X射线光电子能谱仪表征了IL-MoS_2摩擦前后的化学状态,并对润滑机理进行了分析.结果表明:电化学剥离法成功制备了类石墨烯MoS_2,这种制备方法简单易行,制得的类石墨烯MoS_2面积大,质量好,能保持二硫化钼固有的结构.IL-MoS_2对钢/钢摩擦副具有优异的减摩抗磨作用;摩擦过程中,纳米尺寸的二硫化钼吸附在钢/钢摩擦副界面形成了保护层,避免摩擦副的直接接触,降低摩擦磨损.     

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-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。     

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。     

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。     

有机固体润滑剂MCA的性能评价

作者对有机固体润滑剂MCA的摩擦学性能作了综合评述。认为其润滑性能优于一般有机固体润滑剂,类似于MoS_2。是一种具有广阔用途的,廉价的特种固体润滑材料的添加物。     

极压和抗磨性良好的润滑脂添加剂——固体硫代锑酸锑(SbSbS_4)

硫代锑酸锑(SbSbS_4)是一种无定型固体,将它用作润滑脂中的添加剂,可明显地提高脂的极压和抗磨性能,并优于MoS_2、WS_2、石墨等固体润滑剂的添加作用。本文主要介绍SbSbS_4的特性、制备方法、极压和抗磨性能以及所起这些作用的机理。文中还给出了与MoS_2、WS_2、石墨等添加剂的对比数据。     

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。