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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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