MoS2/C复合涂层的冲击磨损特性研究

摘要

MoS2是一种常见的固体润滑材料，被誉为固体润滑材料之王，具有典型的二维层状结构，晶体为六方晶系。这种层状结构使得MoS2层间容易滑动，这赋予了MoS2良好的润滑与减磨效果，广泛应用于国内外航空航天、机械制造和刀具等领域。但由于其所处环境及磨损形式复杂，纯MoS2在复杂工况下容易发生失效，导致其耐磨损性能大大降低并且腐蚀加剧，对其需要有进一步的研究。　　为了解决纯MoS2在实际工况中易磨损问题，本文通过非平衡磁控溅射技术在MoS2中沉积不同含量的C元素得到MoS2/C复合涂层。在基于动能控制的冲击实验设备上，研究了不同C含量的MoS2/C复合涂层的磨损特性，筛选出了能显著提高涂层耐磨性的一组材料；分析了不同对磨副材料及不同初始动能对MoS2/C复合涂层的冲击磨损性能影响，同时研究了冲击演变过程中的磨损机理，得出以下结论：　　(1)通过非平衡磁控溅射技术沉积的MoS2/C复合涂层表面均匀，化学元素分布一致，其硬度及弹性模量较纯MoS2涂层有显著提高。随着溅射沉积过程中MoS2靶电流的持续升高，MoS2/C复合涂层中C原子百分比逐渐下降。　　(2)以MoS2靶电流为0.6A沉积的MoS2/C复合涂层拥有最佳的耐冲击磨损性能，对应的C原子含量为78.3%，硬度约为8GPa，弹性模量为120GPa，此时涂层拥有较低的能量吸收率及冲击接触峰值力，且对应着最小的磨损量。　　(3)冲击过程中，MoS2/C复合涂层磨痕中心平整光滑，磨损主要集中在磨痕边缘，以材料的分层剥落、磨屑堆积及少量的微裂纹形式存在，磨损机理为材料的塑性变形及剥层。　　(4)冲击副材料的弹性模量及硬度提高，冲击过程中的接触应力、吸收能量及能量吸收率逐渐增大，另外，磨损量及磨损率也增大。改变冲击初始动能，对应的摩擦界面动力学性能逐渐升高，磨损加剧。不同实验参数冲击下，涂层的磨损总是低于基体，体现了涂层相对于基体具有更优的耐冲击磨损性能。

目录

声明

第1 章绪论

1.1 引言

1.2 MoS2涂层的研究简述

1.2.1 MoS2涂层的基本结构及性能

1.2.2 MoS2涂层的应用

1.2.3 MoS2涂层应用局限性

1.3 C元素掺杂MoS2复合涂层的研究

1.3.1 C元素掺杂MoS2复合涂层的基本性能

1.3.2 C掺杂MoS2复合涂层的制备方法

1.3.3 C掺杂MoS2复合涂层的摩擦磨损研究现状

1.4冲击磨损概述

1.4.1冲击磨损简介

1.4.2冲击磨损研究现状

1.4.3冲击磨损的防护措施

1.5本文研究意义和内容

1.5.1本文的研究意义

1.5.2本文的研究内容

第2 章 实验材料和研究方法

2.1实验材料

2.1.1 MoS2/C复合涂层的制备

2.1.2 冲击副材料的选用

2.2 实验设备及参数选择

2.2.1 实验设备

2.2.2 实验参数选择

2.2.3冲击磨损实验操作流程

2.3磨痕的测试分析

第3章 碳含量变化对MoS2/C复合涂层的冲击磨损行为影响

3.1 MoS2/C复合涂层的表征

3.2 不同C掺杂MoS2/C涂层的摩擦界面动力学分析

3.3 MoS2/C复合涂层磨痕特征分析

3.4 本章小结

第4 章 实验参数对MoS2/C0.6 复合涂层的冲击磨损行为影响

4.1不同冲击副材料对MoS2/C复合涂层的冲击磨损性能的影响

4.1.1 摩擦界面响应

4.1.2 磨痕形貌及磨损机理分析

4.1.3 磨损量分析

4.2 初始动能对MoS2/C0.6复合涂层的冲击磨损性能影响

4.2.1 摩擦界面响应

4.2.2 磨痕形貌及磨损机理分析

4.2.3 磨损量分析

4.3 MoS2/C0.6复合涂层的冲击演变分析

4.3.1 摩擦界面动力学分析

4.3.2 冲击过程中的磨损分析

4.4 本章小结

结 论

展 望

致 谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文及科研成果