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《浙江大学》 2006年
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磁控溅射WS_2-Ag纳米复合薄膜的环境摩擦磨损

王倩  
【摘要】:固体润滑剂WS_2具有较低的摩擦系数和较好的耐磨性,但纯WS_2薄膜在潮湿和富氧气氛中摩擦学性能较差。为了进一步改善其摩擦学性能,本文采用磁控溅射WS_2-Ag复合靶和共溅射纯WS_2靶和Ag靶制备WS_2-Ag纳米复合薄膜,研究了不同Ag含量和不同工艺参数对复合薄膜的微观结构和摩擦磨损性能的影响,及不同摩擦试验条件对薄膜摩擦学性能的影响。 采用磁控溅射WS_2-Ag复合靶制备WS_2-Ag纳米复合薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征了薄膜的结构和形貌,利用台阶仪测量薄膜的厚度,涂层附着力自动划痕仪(WS-2003)测试薄膜与基体的结合力,球—盘式可控气氛微型摩擦磨损试验仪(WTM-1E)测试薄膜的摩擦系数和磨损率,并用扫描电镜观测薄膜磨损后的表面形貌。WS_2和Ag以非晶态存在于复合薄膜中,WS_2-Ag4.3%纳米复合薄膜具有最致密的微观结构,最低的摩擦系数和最小的磨损率,加入Ag后明显增强了薄膜的环境稳定性。 采用WS_2-Ag7.5%复合靶以不同工艺参数磁控溅射沉积了WS_2-Ag纳米复合薄膜,通过SEM、附着力自动划痕仪、球—盘式摩擦磨损试验仪研究不同工艺参数对复合薄膜组织结构和摩擦学性能的影响。工作压力越大,薄膜结构越疏松;基体负偏压越大,基体温度越高,薄膜与基体的结合力越大。 在不同的摩擦试验条件下测试了纯WS_2薄膜和WS_2-Ag纳米复合薄膜的摩擦磨损性能,试验载荷越大,薄膜的摩擦系数越低,但磨损率增大;转速越大,薄膜的摩擦系数越低;在真空中与空气中相比,薄膜具有更低和更稳定的摩擦系数和更小的磨损率。 采用纯WS_2靶和Ag靶共溅射制备不同Ag含量的WS_2-Ag纳米复合薄膜,通过XRD、SEM、HRTEM、EDS观测薄膜及磨痕的结构和形貌,利用纳米压痕仪测试薄膜的力学性能,涂层附着力自动划痕仪测试薄膜与基体的结合力,球—盘式摩擦磨损试验仪测试薄膜的摩擦磨损性能。在复合薄膜中,晶态的Ag颗粒分布在非晶态的WS_2中。当Ag含量为41 at.%时,Ag颗粒细小且分布均匀,薄膜结构致密,具有最大的微硬度和弹性模量。复合薄膜的摩擦学性能随Ag的含量而改变,WS_2-Ag41%复合薄膜在摩擦过程中,WS_2起主要作用,因而其具有最低的摩擦系数和最小的磨损率。在WS_2薄膜中加入Ag后,明显提高了薄膜与基体的结合力,降低了薄膜的环境敏感性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB383.1

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【引证文献】
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【同被引文献】
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