不同应用环境下MoS2基薄膜摩擦学性能研究进展

综述近30年来MoS_2薄膜的摩擦学研究进展,以及MoS_2作为极具代表性的固体润滑薄膜在航空航天等领域的广泛应用;分别从大气、真空、潮湿和高温等条件下简述MoS_2薄膜应用的优缺点及解决策略,并结合代表性的工作对具体问题展开论述;指出随着制备方法和技术的突破,MoS_2薄膜易氧化、不耐潮湿的问题得到有效解决,通过掺杂、织构化和纳米化等手段不仅发展出了大气环境下具有超滑性能的MoS_2薄膜,而且提高了其在450℃下的抗氧化性能;提出MoS_2薄膜的主要研究课题和方向为:进一步发展新型MoS_2基薄膜,以满足不同工况环境下的需求;进一步揭示高温、高湿度环境下MoS_2基薄膜润滑失效机制和延寿机制。     

MoS2-Al复合薄膜高温摩擦学性能研究

目的提升MoS_2薄膜在高温环境下的润滑性能。方法应用非平衡磁控溅射技术共溅射MoS_2靶和Al靶沉积MoS_2-Al复合薄膜。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压入仪和CSM牌高温摩擦磨损试验机,评价MoS_2-Al复合薄膜表面及断面形貌、微观结构、机械性能和高温环境下的摩擦学性能,并通过奥斯巴林显微镜观察磨痕及磨斑形貌。结果温度超过400℃时,Al含量(原子数分数)为18.3%的MoS_2-Al复合薄膜表现出了优异的高温润滑性能,摩擦初始阶段的摩擦系数保持在0.07左右,平均摩擦系数低至0.172,比纯MoS_2薄膜的摩擦系数降低了64%,摩擦曲线十分稳定。结论当薄膜中Al的添加量为18.3%时,Al的引入在不破坏MoS_2结构时起到了自身优先氧化的作用,从而保护了MoS_2结构不被破坏,使MoS_2-Al复合薄膜在高温环境下的润滑能力得到了显著提升。