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《江苏大学》 2009年
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磁控溅射MoS_2/WS_2复合薄膜的制备及其摩擦学性能研究

孙建  
【摘要】: 随着现代科技的进步,很多润滑环境下的润滑已经超过了一般流体润滑材料的极限,为解决高负荷、高真空、超低温、强辐射和强腐蚀等特殊工况下的润滑,固体润滑材料正受到越来越多的重视。MoS_2薄膜和WS_2薄膜作为固体润滑剂,已经广泛应用于真空环境中,但是在大气环境下,特别是潮湿的环境中,薄膜的润滑性能会降低。研究表明纳米复合薄膜在大气环境中相对于单一薄膜具有更好的摩擦学性能。为了改善单一薄膜在大气中的摩擦学性能,本文采用磁控溅射MoS_2/WS_2复合靶和共溅射纯MoS_2靶和纯WS_2靶制备MoS_2/WS_2复合薄膜,研究了不同的工艺参数对复合薄膜微观结构和摩擦磨损性能的影响,并对复合薄膜和纯MoS_2薄膜的结构和性能进行了对比。主要研究内容如下: 采用MoS_2和WS_2双靶共溅射的方法制备了MoS_2/WS_2纳米复合薄膜,使用X-射线衍射仪(XRD),能谱仪(EDS),扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的成分和结构进行分析。采用HH-3000薄膜结合强度划痕试验仪,纳米压痕测试系统,UMT-2摩擦磨损试验机对薄膜进行机械性能和摩擦磨损性能分析。结果表明,MoS_2/WS_2复合薄膜为纳米级复合膜,膜的表面是由尺寸为50nm~100nm的颗粒组成,但是颗粒要比纯MoS_2薄膜要小(大于200 nm),因此复合薄膜要比单一薄膜更致密。在大气环境中,MoS_2/WS_2复合薄膜摩擦学性能要优于纯MoS_2薄膜。 在不同的实验载荷下测试了薄膜的摩擦性能,结果表明:实验载荷越大,薄膜的摩擦系数越低,摩擦稳定性随着载荷的增加变化不大。比较了MoS_2/WS_2复合薄膜和纯MoS_2薄膜在大气环境中的摩擦学性能,在大气环境中,MoS_2/WS_2复合薄膜摩擦学性能要优于纯MoS_2薄膜。 采用磁控溅射MoS_2/WS_2复合靶材溅射制备了MoS_2/WS_2纳米复合薄膜,通过形貌分析和性能检测,结果表明:溅射的MoS_2/WS_2复合薄膜的最佳工艺参数为:溅射气压4.0 Pa,溅射功率为150W。所制备的MoS_2/WS_2复合薄膜的表面形貌与纯MoS_2薄膜相似,但是颗粒比纯MoS_2薄膜要小,且结构更加致密。同时MoS_2/WS_2复合薄膜出现了更多平行于基面生长的(002)取向的晶面。在大气中,MOS_2/WS_2复合薄膜的摩擦性能要好于纯MOS_2薄膜。在干燥环境中MOS_2/WS_2复合薄膜的摩擦性能要比潮湿空气中好。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.2

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【引证文献】
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【参考文献】
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