MoS2-Ti复合膜的结构及其抗氧化性能

利用非平衡磁控溅射仪在碳/碳复合材料表面制备了MoS2-Ti复合膜.采用XRD,Raman光谱、X射线光电子能谱仪对其结构进行了表征,并利用X射线光电子能谱仪对复合膜的抗氧化性能进行了研究.研究结果表明:所制备的MoS2-Ti复合膜为非晶态结构;MoS2-Ti复合膜具有良好的抗氧化性能,将其在蒸馏水中浸泡200 h后,Mo4+没有被氧化.     

CrN/MoS2固体自润滑复合膜的制备、显微组织和摩擦学性能

采用磁控溅射与低温离子渗硫复合处理工艺原位合成了CrN/MoS2固体自润滑复合膜。采用X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对CrN基固体自润滑复合膜的显微组织进行分析。并通过CETR滑动磨损试验机,对CrMoN复合膜及CrN/MoS2自润滑复合膜的摩擦学性能进行了比较研究;通过SEM对磨痕形貌进行了观察。结果显示,CrMoN复合膜经渗硫处理后,主要合成了MoS2润滑相,渗硫层厚度约为500 nm,主要相结构为CrN与MoS2及少量MoN。与CrMoN复合膜相比,CrN/MoS2固体自润滑复合膜摩擦系数较低、磨损体积较小,具有较好的耐磨性和减摩性。同时,对CrN/MoS2固体自润滑复合膜的成膜机理及磨损机制进行了探讨     

氮化铀薄膜的制备及性能研究

开展了氮化铀薄膜射频制备及薄膜性能研究,通过优化氮化铀薄膜的制备工艺条件,成功在Si基片上制备了氮化铀薄膜,并利用扫描电镜、原子力显微镜、X射线电子衍射、俄歇电子能谱仪和X射线光电子能谱对氮化铀薄膜进行了表面形貌和结构组分分析。结果表明:利用射频磁控沉积法制备的氮化铀薄膜为比较平整和致密的U2N3和UNxOy的混合相组成,具有一定的抗氧化腐蚀性能。     

钛合金表面离子束增强沉积MoS2基膜层及其性能

将离子束增强沉积（IBED）技术与离子束溅射的沉积技术相结合,在钛合金表面制备了MoS2,MoS2-Ti复合膜。研究了膜层的形态、结构、膜基结合强度、硬度、摩擦学性能及抗微动（fretting）损伤性能。结果表明;所获膜层较纯溅射膜结合强度高、致密性好,复合膜中允许的金属元素含量大。通过恰当地控制复合膜中Ti的含量,可获得以（002）基面择优取向的MoS2-Ti复合膜,该膜层有较好的减摩和抗磨综合性能,能够显著地改善钛合金的常规磨损、微动摩员（FW)和微动疲劳（FF）性能,特别是在磨损严重的大位移整体滑条件下,MoS2-Ti复合膜对钛合金FF抗力的提高作用可大于喷丸形变强化处理。     

二维纳米片状MoS2的制备及其作为润滑添加剂的减摩抗磨性能

目的 探究具有超薄结构的二维纳米片状MoS2的制备方法及其在发动机润滑油中的减摩抗磨性能。方法 以七钼酸铵和硫脲为反应前驱物,油胺为反应溶剂,采用原位表面法制备出表面修饰有油胺分子的二维纳米片状MoS2。利用透射电镜（TEM）、红外光谱分析仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）表征纳米片状MoS2的形貌特征、表面状态及化学组成。采用球盘式摩擦磨损试验机对其作为润滑添加剂在发动机润滑油中的摩擦学性能进行考察,并通过三维共聚焦表面形貌仪、扫描电镜和X射线光电子能谱仪对磨痕进行分析。结果 所制备的具有超薄结构的二维纳米片状MoS2在发动机润滑油中具有良好的减摩和抗磨性能,当其添加量为3%时,摩擦系数降低27.1%,磨斑直径降低17.17%。在150 ℃高温下,使用纯发动机润滑油进行润滑时,摩擦初始阶段的摩擦系数高达0.5,出现润滑失效现象。然而,使用添加有3%二维纳米片状MoS2的润滑油进行润滑,150 ℃高温下的摩擦系数在整个实验过程中都比较平稳,磨损体积和最大磨痕深度为纯发动机润滑油润滑时的23.44%和28.53%。结论 在摩擦过程中,两摩擦表面处于边界润滑状态,所制备的二维纳米片状MoS2随润滑油进入摩擦接触区,发挥良好的润滑效果。特别是在高温下,当发动机润滑油润滑失效时,二维纳米片状MoS2在摩擦表面生成富含MoS2的摩擦化学反应膜填充修复磨损表面,起到润滑作用。     

乙炔气改性类石墨涂层结构和性能研究

利用非平衡磁控溅射设备,在溅射制备类石墨碳膜(GLC)时,通入C_2H_2气体引入化学气相沉积(CVD)制备改性GLC。使用划痕仪,显微硬度计,摩擦磨损机,X射线衍射和X射线光电子能谱,对改性GLC进行性能和结构分析,并且和溅射GLC进行了对比。结果发现:添加C_2H_2后的碳膜,非晶结构没有发生变化,但是膜内sp~3键含量增加。改性GLC碳膜硬度有所增加,具有良好的结合强度,碳膜硬度和摩擦性能得到提高。     

磁控溅射NiCrAlY/MoS2复合薄膜结构与性能研究

目的 通过离子源复合磁控溅射技术,制备宽温域耐磨减摩性能良好的NiCrAlY/MoS2复合薄膜.方法 采用离子源复合磁控溅射技术制备了NiCrAlY/MoS2复合薄膜,研究不同MoS2掺杂量对薄膜结构、力学性能和不同温度氧化热处理后摩擦学性能的影响.采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜元素含量、组织结构和相结构进行分析.通过显微硬度计、洛氏硬度计、球-盘式摩擦磨损试验机、3D轮廓仪及高温氧化试验,对复合薄膜硬度、膜/基结合力、摩擦磨损性能和抗氧化性能进行分析.结果 NiCrAlY及NiCrAlY/MoS2复合薄膜以柱状晶结构生长,物相结构主要由Ni3Al、Ni-Cr和MoS2组成.随着MoS2含量的增加,薄膜柱状晶尺寸增加,致密度下降,薄膜硬度从503HV逐渐降到336HV.复合膜具有良好的膜/基结合力,结合力达到HF1级水平.掺杂MoS2可以明显提高复合薄膜的摩擦学性能,当MoS2掺杂量达到48.1％～69.8％时,NiCrAlY/MoS2复合薄膜在室温下具有良好的耐磨减摩性能,其摩擦因数降低至0.038～0.09,磨损率比NiCrAlY薄膜降低1个数量级以上,达到2.14×10–6 mm3/(N·m).对NiCrAlY和NiCrAlY-48.1％MoS2复合薄膜进行400℃和500℃高温氧化试验,复合薄膜氧化形成NiO、Al2O3、MoO3相,经过氧化后复合薄膜仍具有良好的耐磨性能,400℃氧化后复合薄膜磨损率降至1.41×10–6 mm3/(N·m).结论 MoS2掺杂量对NiCrAlY/MoS2复合薄膜结构和性能有重要影响,当MoS2原子数分数为48.1％时,复合薄膜在常温以及高温氧化后均具有良好的耐磨减摩性能.     

非平衡磁控溅射沉积类石墨碳膜结构及其摩擦学性能

利用非平衡磁控溅射技术在单晶硅基底上沉积了类石墨非晶碳膜。利用X射线光电子光谱、Ram an光谱、高分辨透射电子显微镜及原子力显微镜对沉积薄膜的微观结构进行了详细表征;利用纳米压痕仪和球盘摩擦试验机分别对其力学性能和摩擦学性能进行了测试。结果表明,当前制备的非晶碳膜中sp2杂化碳占主导呈现出类石墨特征,但薄膜硬度可达14.2 GPa。大气环境中的摩擦性能测试表明,所制备的类石墨非晶薄膜具有优异的摩擦学性能:其承载能力高达2.8 GPa,同时具有较低摩擦因数(~0.05)和磨损率(~10-11cm3/Nm)。类石墨碳膜优异的摩擦学性能主要归因于其独特的结构、较低的内应力及良好的热稳定性。     

反应溅射WS_2/MoS_2/C复合薄膜的摩擦磨损性能

为了扩展在潮湿条件下WS2/MoS2复合薄膜的应用,使用WS2/MoS2作靶材,在Ar/C2H2气氛中通过反应溅射法制备WS2/MoS2/C复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDX)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、MFT-4000材料表面性能试验仪表征薄膜的性能以便评价薄膜的微结构与摩擦性能的关系。结果表明:与纯MoS2薄膜相比,WS2/MoS2/C复合薄膜结构致密,硬度提高一个数量级;在潮湿的大气中复合薄膜的摩擦因数更低,抗磨损能力更强。     

树枝状碳芯结构LiFePO_4/C复合材料的制备及电化学性能

采用环氧树脂为碳源制备树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料。利用X射线衍射、透射电镜和X射线光电子能谱对复合材料进行分析,采用恒电流充放电和电化学阻抗方法研究试样的倍率性能、循环性能和电化学阻抗。结果表明:树枝状LiFePO4/C复合材料的树干是碳芯结构,由无定形碳芯和包覆在碳芯上的纳米LiFePO4颗粒组成;树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料在15 mA/g的电流密度下,首次放电容量达到167.4 mA.h/g;当电流密度增大到900 mA/g时,放电容量高达120.8 mA.h/g,经过50次循环后,容量保持率高达99.5%。