MoS2/Ti-WC纳米多层薄膜结构设计及其宽温域摩擦性能研究

^{目的 探究环境温度对MoS2/Ti-WC纳米多层薄膜摩擦磨损性能的影响,探讨并揭示薄膜在高温环境下的损伤机理。方法 采用非平衡磁控溅射技术制备MoS2/Ti-WC纳米多层薄膜,评价Ti、WC双功能组元以及纳米多层结构设计对薄膜表面形貌和微观结构的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、扫描探针显微镜(SPM)等表征手段对薄膜的晶体结构、表截面形貌以及表面粗糙度进行分析,利用原位纳米压痕仪对薄膜的力学性能进行评估,利用高温摩擦磨损试验机评价薄膜在不同温度环境(25~300 ℃)下的摩擦磨损性能,进一步通过激光共聚焦对磨痕和磨斑进行光学形貌分析,并利用能谱仪(EDS)和共聚焦显微拉曼光谱(Micro-Raman)对钢配副表面的摩擦转移膜进行成分分析。最终揭示MoS2/Ti-WC纳米多层薄膜在不同温度下的磨损机理。结果 MoS2/Ti-WC纳米多层的结构设计可以诱导MoS2 (002)晶面的择优生长,获得表面平整光滑、结构致密的薄膜。相比于MoS2/Ti薄膜,WC纳米层的引入,赋予薄膜更高的硬度和硬/弹比。MoS2/Ti-WC纳米多层薄膜在潮湿空气中的平均摩擦因数为0.07,平均磨损率为}6.14×10^–7 mm³/(N.m)^{。结论 MoS2/Ti-WC纳米多层薄膜在宽温域(100~300 ℃)内保持稳定的摩擦性能,这得益于薄膜纳米多层的结构设计、高的硬/弹比以及优异的抗氧化性能,同时在钢配副表面形成了连续且致密的转移膜。}