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MoS2/Ti-WC纳米多层薄膜结构设计及其宽温域摩擦性能研究

作者姓名：	高臻荣候果源任思明

作者单位：	中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室,浙江宁波 315201;浙江工业大学材料科学与工程学院,杭州 310014;中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室,浙江宁波 315201;宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波 315211

基金项目：	国家自然科学基金(52375220)

摘要：	^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。}
关键词：	^磁控溅射 MoS²^/Ti-WC^{纳米多层薄膜} ^{环境适应性} ^{高温润滑性能} ^摩擦磨损
收稿时间：	2023-05-09
修稿时间：	2023-11-06

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