不同角度晶界对单层多晶二硫化钼摩擦性能的影响

目的考察不同角度晶界对单层多晶二硫化钼纳米片摩擦性能的影响,并探究其摩擦耗散机理。方法用化学气相沉积法(CVD)制备单层多晶二硫化钼(MoS2),通过原子力显微镜力曲线测试和摩擦力实验,分别得出无晶界区域和晶界处的粘附力、摩擦系数、摩擦耗散。结果对于单层多晶MoS2,无晶界区域粘附力为7.20 nN,不同角度晶界处粘附力为11.11nN至11.40 nN。无晶界区域及−6°、33°、88°晶界区域(400 nm×400 nm)摩擦系数分别为0.00619、0.00645、0.00737和0.01760。在30~150 nN法向载荷范围内,探针经过无晶界区域产生的摩擦耗散变化范围为33.93×10^−16~46.88×10^−16 J,−6°晶界区域为37.15×10^−16~52.09×10^−16 J,33°晶界区域为38.76×10^−16~55.18×10^−16 J,88°晶界区域为46.59×10^−16~59.72×10^−16 J。结论晶界处吸附的极性粒子加强了探针与MoS2表面的相互作用,使得晶界处的粘附力比无晶界区域的大,但晶界角度对粘附力的影响不大。在一定测试范围内,晶界区域的摩擦系数要比无晶界区域的摩擦系数大,并随晶界角度增加而增大,摩擦过程中晶界区域产生的摩擦耗散也比无晶界区域多。晶界角度的不同可能会造成晶界处的弯曲刚度存在差异,从而探针滑移经过不同角度晶界时导致不同程度的褶皱效应。并且随着法向载荷的增大,探针在MoS2表面引起的面内变形程度越来越高,这样会引起表面褶皱效应,从而导致摩擦过程中产生的能量耗散随晶界角度和法向载荷增大而增加。     

MoS2/Pb-Ti多层薄膜的结构和摩擦学性能

目的 设计MoS2/Pb-Ti多层薄膜,改善真空和大气环境下的摩擦学性能。方法 采用磁控溅射技术沉积MoS2/Pb-Ti多层薄膜,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射(XRD)、纳米压痕仪、真空和大气摩擦磨损实验,分别评价MoS2/Pb-Ti多层薄膜的表面形貌、微观结构、力学性能、真空和大气环境下的摩擦学性能,并通过光学显微镜、能谱仪（EDS）、Raman光谱仪对磨痕及磨斑进行分析。结果 随着MoS2层厚度的增加,MoS2/Pb-Ti多层薄膜的表面颗粒逐渐细化,变得更加光滑。同时,微观结构由金属相主导转变为由MoS2相主导,弹性模量逐渐降低,硬度则先升高后降低。在真空环境下,MoS2/Pb-Ti多层薄膜的摩擦系数低至0.01,磨损率低至2.2×10?7 mm3/(N?m),大气环境下摩擦系数低至0.07左右,磨损率低至2.7×10?7 mm3/(N?m)。 结论 在真空摩擦磨损实验中,MoS2层厚度过薄时,MoS2/Pb-Ti多层薄膜的磨损机制为粘着磨损,MoS2层厚度增加有助于形成稳定的转移膜,使得摩擦磨损大幅降低。在大气摩擦磨损实验中,Ti保护MoS2的结构免于H2O和O2的破坏,使体系具有低而稳定的摩擦磨损。     

MoS2薄膜摩擦因数和磨损量的数学模型

目的 构建MoS₂薄膜的摩擦因数模型和磨损模型,预测其磨损体积。方法 通过球-盘摩擦磨损实验,研究法向载荷和滑动速度对MoS₂薄膜摩擦因数的影响规律,其中最大接触压强范围为441.08～1393.82MPa,滑动速度为0.05～0.628m/s。利用场发射扫描电子显微镜（SEM）和白光共聚焦显微镜分析MoS₂薄膜的磨损形貌。结果 基于赫兹接触理论,建立了MoS₂薄膜摩擦因数与法向载荷和滑动速度的数学模型。预测结果与实测结果之间的最大相对误差为12.02%,其余预测结果的相对误差均小于10%。从摩擦耗散能的角度,研究发现MoS₂薄膜的磨损体积与摩擦耗能之间呈显著的线性关系,结合新的摩擦因数模型,提出了MoS₂薄膜的磨损模型。此磨损模型是法向载荷、滑动速度和摩擦时间的函数关系式,其相对误差绝对值的平均值为10.81%。与传统Archard模型的结果进行比较发现,新的磨损模型的相对误差较小。通过分析MoS₂薄膜的磨损机理,探讨了磨损模型产生...     

碳化硼陶瓷的表面形貌和摩擦性能

用原子力／摩擦力显微镜对碳化硼样品进行了表面形貌的微观分析。在载荷为1—6μN下，研究了Si3N4探针扫描碳化硼表面时摩擦力的分布。结果表明：摩擦力的变化与扫描处的试样表面形貌有关，表面形貌变化斜率越大处，摩擦力增加得越多；由于试样较平整，摩擦力的分布是比较均匀的；碳化硼材料纳米摩擦因数随载荷的增加而显著增加。     

纳米-亚微米MoS2涂层的结构和摩擦性能

利用等离子喷沫技术在GCr15钢表面制备了纳米-亚微米MoS2固体润滑涂层。采用MHK-500型摩擦磨损试验机在油润滑条件下测试了MoS2涂层的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了涂层的表面和断面的磨损形貌以及涂层的物相组成。结果表明，纳米-亚微米MoS2涂层的物相主要为六方的MoS2，还有少量的Mo,Mo2S3和MoO3。涂层的晶粒尺寸在100-400nm。与GCr15钢原始表面相比，纳米-亚微米MoS2涂层的减摩耐磨性有了明显的提高。摩擦系数降低近1倍，在载荷为375N的条件下，磨损量也降低近1倍。     

单层MoS2的电子结构及光学性质

基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法计算和分析了单层MoS2的电子结构及其光学性质,得到了单层MoS2的能带结构、电子态密度、光吸收谱、反射谱、能量损失谱、光学常数谱和介电函数谱。计算结果显示：单层MoS2具有直接带隙能带结构,禁带宽度为1.726 eV;同时发现,单层MoS2对可见到紫外区域的光子具有很强的吸收,最大吸收系数为1.98′105 cm-1。分析表明,单层MoS2适合被用于制作微电子和光电子器件,尤其是在紫外探测器应用方面具有潜在的应用前景     

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。     

MoS2／Ti复合膜的制备和性能

为了克服MoS2薄膜在大气环境下极易氧化失效且耐磨性能差的缺点，采用非平衡直流磁控溅射技术制备了MoS2／Ti复合膜，研究了Ti靶电流对复合膜结构和性能的影响。电子探针（EPMA）测定表明，膜中Ti的含量随着Ti靶电流的增加而增加。场发射扫描电子显微镜（FE．SEM）对膜的表面和截面形貌观察发现，膜的表面由尺寸为几十～几百纳米的颗粒组成，而膜的截面呈柱状晶结构。膜的致密性和Ti靶电流有关，电流越高，膜的致密性越好，从而膜的硬度也越高。     

MoS2/钴基自润滑涂层及高温摩擦学性能

采用热压烧结技术在GH4169镍合金表面制备了CoCrNi-(3.0wt%,5.0wt%,7.0wt%) MoS2三种钴基高温自润滑涂层,并优化了MoS2的含量。采用球-盘式高温摩擦试验机,与Si3N4球配副,系统研究了温度、速度与载荷对涂层高温（20~800 ℃）摩擦学性能的影响。采用X射线衍射仪和扫描电镜等分析了涂层的物相成分和微观形貌。通过热冲击实验测试涂层的结合强度。结果表明：MoS2与金属元素反应生成了固体润滑相Mo2S3和CrxSy;涂层与基底具有良好的界面结构;涂层主要由γ(fcc)、ε(hcp)、CrxNiy和固体润滑相（Mo2S3、CrxSy）构成。低温条件下,随着MoS2含量的增加涂层的摩擦系数逐渐降低,高温条件下,由于磨损表面形成了由铬酸盐、氧化物和硫化物组成的固体润滑膜,涂层具有了优异的高温减摩耐磨性能;宽温域内钴基涂层的磨损率保持在5.5×10-5 mm3N-1m-1以下,在20~600 ℃范围内其抗磨损性能比基底高4~17倍,5.0wt%的MoS2对钴基涂层的高温摩擦学性能优化效果最佳。     

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.     

时效对Al-Zn-Mg-Cu合金Mg晶界偏析及性能的影响

采用洛氏硬度试验、预置裂纹双悬臂(DCB)试验、SEM及EDS分析等手段对不同时效状态下Al-Zn-Mg-Cu合金的硬度、强度、塑性、应力腐蚀(SCC)性能以及品界附近的化学成分进行了系统分析,结果表明,合金的硬度、强度均具有"双峰"特征;合金的SCC敏感性随时效时间的延长而降低;合金品界偏析随时效时间的延长而减少;第二时效峰状态时合金具有高的硬度、强度、塑性和抗SCC性能.     

空位缺陷对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究单层Mo S2中的空位缺陷形成及其对电子结构的影响,基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了单层Mo S2中Mo空位和S空位的形成能、空位附近的晶格畸变、Mo S2层中的电子分布以及态密度(DOS)和能带结构。计算结果显示,2种空位缺陷都具有点缺陷特征,其附近的电子分布呈现出明显的局域化特点,且S空位比Mo空位更容易形成。通过与本征态Mo S2电子结构的对比分析,发现2种空位缺陷的存在对单层Mo S2的电子结构、尤其是对导带高能量区域的能态密度会产生十分明显的影响,这些影响可能与空位缺陷引入的缺陷能级有关。     

Study on Influence of Solute Atoms on Grain Boundary Character Distribution with Internal Friction Method

Based on the relationship between parameters of grain boundary internal friction peak(GBP)andgrain boundary character distribution(GBCD),and the internal friction results of Al-Mg,Al-Ga,Al-Cu andAl-Zn alloys,the addition of different kinds of solute atoms has different effects on GBCD.Among them,Mg atoms are able to concentrate and stabilize GBCD in AI-Mg alloys.The origin of these effects of soluteatoms on GBCD is also discussed.     

添加Ni包覆MoS2的Ni-Cr高温固体自润滑材料的研究

通过硝酸镍分解-氢还原法制取镍涂覆二硫化钼粉末，加入到Ni-Cr基体合金中，以防止二硫化钼在高温制备过程及高温使用过程中的氧化分解。添加Ni包覆MoS2粉末，Ni-Cr25(w％)高温固体白润滑材料的机械性能优于未包覆材料，对(MoS2／Ni)20w％的高温固体白润滑材料的摩擦磨损性能分析表明：在室温和600℃下，材料有较低的摩擦系数。室温磨损率也很低，在高温下与未添加包覆材料相比前者具有很好的宽温带摩擦学性能。     

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。