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2Cr13基体表面粗糙度对Ti掺杂MoS_(2)薄膜摩擦磨损性能的影响
1
作者 丁子珊 赖泽标 +4 位作者 李一治 江小辉 刘京周 吉利 Ermakov Boris Sergeevich 《表面技术》 北大核心 2025年第13期96-106,共11页
目的探究基体表面粗糙度对Ti掺杂MoS_(2)薄膜摩擦磨损性能的影响及其磨损机理,为后续2Cr13基体配磨副表面状态设计提供参考。方法通过磁控溅射法在表面粗糙度(Ra)范围为0.2~0.7μm的2Cr13基体表面制备Ti掺杂的MoS_(2)薄膜,并在大气环境... 目的探究基体表面粗糙度对Ti掺杂MoS_(2)薄膜摩擦磨损性能的影响及其磨损机理,为后续2Cr13基体配磨副表面状态设计提供参考。方法通过磁控溅射法在表面粗糙度(Ra)范围为0.2~0.7μm的2Cr13基体表面制备Ti掺杂的MoS_(2)薄膜,并在大气环境下进行干摩擦摩擦磨损实验。通过扫描电子显微镜、金相显微镜、能谱仪、白光干涉仪对实验后的薄膜磨痕形貌及对摩球的磨斑形貌进行观察分析。结果通过分析基体粗糙度为0.2μm的薄膜的磨痕表面形貌可知,主要为黏着磨损,其平均摩擦因数和对摩球磨斑面积最大,而其磨损率在所有试样中处于居中位置;当基体的粗糙度增至0.5~0.6μm范围时,其平均摩擦因数、薄膜磨损率及对摩球磨斑面积都最小;当基体粗糙度进一步升至0.7μm时,薄膜的磨损率(8.79301×10^(-7)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1))最大,而其平均摩擦因数(0.092)较小,对摩球磨斑面积(4.125×10^(4)μm^(2))略有升高,但比Ra 0.2μm下的对摩球的磨斑面积小。结论基于分子-机械摩擦理论,揭示了基体不同粗糙度对镀膜后表面摩擦磨损的影响机制,在低粗糙度(0.2μm)下,分子间的作用力主导摩擦阻力,黏着磨损显著;在中粗糙度(0.4~0.6μm),工件在不同摩擦阻力的作用下,其磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损,其中Ra 0.4μm的工件仍以黏着磨损为主。随着基体粗糙度的增加,Ra 0.6μm工件表面的磨损机制逐渐转变为以磨粒磨损为主,在Ra 0.5~0.6μm范围内制备的Ti掺杂MoS_(2)薄膜展现出最优的综合性能;在高粗糙度(0.7μm)下,由机械啮合阻力主导,薄膜磨损剧烈,磨损机制主要为磨粒磨损。在不同基体表面粗糙度状态下,薄膜的摩擦磨损机制存在显著差别,为提升以摩擦磨损性能为目标的基体表面状态提供了关键依据。 展开更多
关键词 基体表面粗糙度 Ti掺杂MoS_(2)薄膜 2Cr13基体 摩擦磨损 磨损机制 干摩擦
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C_(2)H_(2)流量对反应溅射石墨制备非晶碳膜层结构及性能影响研究 被引量：2
2
作者 刘京周 鞠鹏飞 +3 位作者 周宏 邢明秀 吴国华 张鼎元 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期113-122,共10页
目的研究反应溅射石墨制备非晶碳过程中乙炔流量变化对非晶碳微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。方法通过在乙炔气氛中反应溅射石墨靶,调控乙炔流量,制备不同结构的非晶碳膜层,采用X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分... 目的研究反应溅射石墨制备非晶碳过程中乙炔流量变化对非晶碳微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。方法通过在乙炔气氛中反应溅射石墨靶,调控乙炔流量,制备不同结构的非晶碳膜层,采用X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分析膜层的微观结构,采用纳米压痕仪表征膜层的力学性能,采用球盘式摩擦磨损试验机、白光干涉仪和光学显微镜表征膜层摩擦学性能。结果通过反应溅射法制备了致密均匀的非晶碳,分析发现,所有薄膜表层均含有一定量O元素(原子数分数为6.36%~13.86%)。经Ar^(+)刻蚀后,大部分膜层的O含量可降至1%以下;随着乙炔流量的增加,膜层的硬度(H)、弹性模量(E)和H^(3)/E^(2)均呈先增后减的趋势,在乙炔流量为10 cm^(3)/min时膜层的硬度和弹性模量达到最大值,分别为27.93、233.55 GPa;摩擦学性能测试结果显示,膜层的平均摩擦因数在0.09~0.11之间,在启动阶段摩擦因数随着氢元素(H)含量的增加呈下降趋势,5 cm^(3)/min试样的膜层的耐磨性最高、磨损量最小,其磨损量为0.72×10^(−16)m^(3)/(N·m)。结论通过调节反应溅射石墨过程中乙炔的流量,可调控非晶碳中sp^(3)/sp^(2)、H含量,进而达到调控非晶碳力学性能、摩擦学性能的目的。 展开更多
关键词 乙炔 反应溅射 非晶碳 微观结构 力学性能 摩擦学性能
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织构化表面NbSe2涂层的真空载流摩擦学行为 被引量：4
3
作者 杨洋 吉利 +7 位作者 鞠鹏飞 刘京周 徐州 裴露露 李红轩 周惠娣 陈建敏 段文山 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期803-811,共9页
针对航天器滑动电接触部件特殊的真空载流服役要求,利用建立的真空载流摩擦试验平台,探索铜基材织构化表面喷涂NbSe_(2)涂层作为空间新型导电润滑材料的可能性.研究条状和网状不同织构以及各自在不同织构密度条件下喷涂NbSe_(2)涂层的... 针对航天器滑动电接触部件特殊的真空载流服役要求,利用建立的真空载流摩擦试验平台,探索铜基材织构化表面喷涂NbSe_(2)涂层作为空间新型导电润滑材料的可能性.研究条状和网状不同织构以及各自在不同织构密度条件下喷涂NbSe_(2)涂层的真空载流摩擦学性能和影响作用规律;对比现役电镀金涂层,探讨其在真空载流条件下摩擦学和电接触行为优势.结果表明:网格状较条状织构表面喷涂NbSe_(2)涂层的载流摩擦学性能更好,而且随织构密度的增加,减摩耐磨性能得到提高.织构间距为200μm的网格状织构表面喷涂的NbSe_(2)涂层展现出最佳的真空载流摩擦学性能.相较于现役的金电镀层,其在真空载流摩擦条件下展现出更加优异的摩擦学和电接触性能,摩擦系数由0.25降至0.05,接触电压与现役材料处于同一量级,电噪音波动明显改善,由0.09V降至0.04V. 展开更多
关键词 滑动电接触 真空载流摩擦 导电润滑性能 NbSe2 表面织构
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