MoS2-Ti自润滑复合薄膜的高温摩擦学性能研究

目的 探究Ti含量对MoS2-Ti复合薄膜高温摩擦学性能的影响,制备高温摩擦性能良好的MoS2-Ti复合薄膜.方法 采用射频和直流双靶共溅射技术沉积了不同Ti含量的MoS2-Ti复合薄膜,研究了Ti含量对MoS2-Ti薄膜微观结构和力学性能的影响,进一步探究了MoS2-Ti复合薄膜在大气环境下的高温摩擦学性能.采用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM),对薄膜的成分、晶相结构及微观形貌进行分析.利用显微维氏硬度计测试薄膜的力学性能,通过UMT-TriboLab摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能.此外,采用SEM、拉曼光谱仪(Raman)和X射线光电子能谱仪(XPS),对薄膜的磨痕形貌及对偶球转移膜的成分进行分析.结果 Ti掺杂促进了MoS2薄膜以(002)晶面择优取向生长,且提高了薄膜的致密度,薄膜硬度从70HV提升到350HV.MoS2-Ti复合薄膜在高温环境下的摩擦性能,随Ti含量的增加呈先上升后下降的趋势,其中Ti原子数分数为6.81％的MoS2-Ti复合薄膜具有较低的摩擦因数和磨损率.通过对转移膜的成分进行分析,发现处于300℃高温环境下,Ti原子数分数为13.51％的MoS2-Ti复合薄膜由于在摩擦过程中生成的氧化物较多,其耐磨性能开始下降.结论 Ti含量对MoS2-Ti复合薄膜的高温摩擦学性能有明显的影响,掺杂适量Ti能显著提高MoS2薄膜在大气环境下的高温摩擦学性能.