Ti/Ag及Ag薄膜的应力状态及其对摩擦学性能的影响

制备了具有不同应力状态的Ti/Ag双层薄膜及Ag单层膜。考察了两类薄膜的内应力状态及其对薄膜摩擦学性能的影响。试验结果表明 :薄膜的应力状态对其摩擦学性能可产生明显影响。Ti/Ag双层薄膜的应力变化及其对摩擦学性能的影响比单层膜更为复杂。

LY12CZ铝合金的双重处理表面摩擦学改性研究

本文采用双重处理表面改性技术对ＬＹ１２ＣＺ铝合金进行了摩擦学表面改性处理，即首先对ＬＹ１２ＣＺ铝合金进行硫酸阳极氧化处理，然后在其表面再沉积一层润滑薄膜。实验结果表明，双重处理可有效地降低铝合金在真空环境中的摩擦并且明显提高耐磨寿命。特别是采用低摩擦系数的ＭｏＳ２－Ａｕ基复合薄膜，可在较高载荷下达到较长的耐磨寿命。对双重处理铝合金的摩擦失效机理也作了初步探讨。

空间摩擦学的机遇和挑战

分析了我国空间计划对润滑材料与技术的需求,回顾了我国在空间摩擦学方面的研究进展;指出考察空间环境与条件下运动部件的摩擦学行为以及系统开展空间摩擦学研究,将为研制和发展空间润滑材料与润滑技术提供理论基础和技术保障;并针对我国航天发展规划,提出了空间摩擦学相关领域的研究和发展方向.

谐波齿轮传动减速器的固体润滑失效机理

在同型号的谐波齿轮传动减速器和相同的试验条件下，考察了不同固体润滑薄膜体系的润滑性能和磨损特性；结合试验后柔轮和刚轮的工作表面形貌和磨粒的分析，初步探讨了固体薄膜润滑下谐波减速器的磨损机理及其润滑失效机理．结果表明，谐波减速器齿轮摩擦副的润滑薄膜配伍是影响谐波减速器润滑状态和运行寿命的重要因素．在分析研究的基础上，提出了改进谐波减速器齿轮副固体润滑的设想，并且研制出在给定条件下适用的固体润滑薄漠体系．

模拟原子氧环境的真空摩擦试验装置

将超高真空系统、原子氧束流源和球-盘式摩擦试验机优化集成,研制出可在地面实验室条件下模拟低地球轨道原子氧和超高真空环境的摩擦试验装置.所研制的试验装置在无油真空环境下工作,极限压强达2.0×10-7Pa,漏率小于2.0×10-11Pa·m3/s;原子氧束流的通量密度大于3.0×1019atoms/m2·s,能量1～10eV,束流直径40mm,辐照距离达100mm,在1～100mPa气压范围内工作状态稳定;球-盘摩擦试验机的法向载荷为1～10N(最大接触压强达1.5GPa以上),试盘转速在0～3000r/min范围内连续可调,摩擦力可精确测量并连续记录.采用所研制的试验装置和CZM-1真空摩擦试验机对MoS2溅射薄膜试样进行比对试验,结果表明,所研制的装置具有较高的可靠性和较好的可比性.该装置可用于研究材料在地球低轨道环境中的摩擦学性能和破坏机制,为空间摩擦学研究提供基本试验手段和技术保障.

MoS_2 基共溅射薄膜摩擦学性能的研究

在球－盘滑动摩擦试验机上考察了法向载荷、盘转速、基体材料和环境气压及潮湿贮存时间对ＭｏＳ２基共溅射薄膜的摩擦因数和耐磨寿命的影响．结果表明：在给定的试验条件下，法向载荷增大时薄膜的稳态摩擦因数有所减小，而耐磨寿命明显缩短；几种不同金属基体对其表面薄膜摩擦因数的影响基本一致，但对耐磨寿命的影响差别较大；盘转速加快使摩擦因数和摩擦因数波动幅值都减小；环境气压降低（特别在真空中）时薄膜的摩擦因数降低，摩擦稳定性提高，耐磨寿命延长；在潮湿大气中贮存后，薄膜的摩擦因数和耐磨寿命均无明显变化．

固体-油脂复合润滑Ⅰ:二硫化钼膜在干摩擦及空间用油脂润滑下的摩擦学性能

本文采用射频溅射技术制备了MoS2薄膜,用UMT-2MT摩擦试验机考察了MoS2膜/钢球摩擦副分别在干摩擦、氟丙基氯苯基硅油(115#油)和KK-5脂(由115#润滑油经聚四氟乙烯粉稠化制成)润滑条件下的摩擦学性能,并分析了其润滑和失效机制.结果表明:脂润滑状态下,MoS2+KK-5复合膜处于不连续的边界润滑,其摩擦学性能得到改善但不明显;115#油润滑条件下,由于连续、有效的边界润滑,使得MoS2+115#固体-油复合体系的摩擦系数低而平稳,其耐磨损寿命与单独MoS2薄膜相比提高了至少8倍;相对于上述2种情况,干摩擦条件下的MoS2膜磨损明显.

Cr-Ni-N复合薄膜的制备及其摩擦磨损性能初探

采用多弧离子镀技术在9Cr18钢基体上制备了Cr-Ni-N复合薄膜,初步研究了复合薄膜的制备工艺、结构、摩擦学性能及力学性能.结果表明,所制备的复合薄膜具有纳米尺寸的多相结构;氮气流量对薄膜的相组成有明显影响;复合薄膜的硬度较高,韧性和抗磨性能良好.

中频磁控溅射制备不同S/W原子比WS_x薄膜的结构和摩擦学性能研究

采用中频磁控溅射制备了WSx薄膜,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对其结构进行了分析,采用纳米压入仪(Triboindenter)和真空球-盘摩擦试验机分别考察了薄膜的力学性能和摩擦磨损性能.结果表明:改变溅射功率密度和气压,将引起选择性溅射与薄膜氧化程度的变化,致使薄膜S/W原子比随之变化,薄膜的S/W原子比随着溅射功率密度的增加先减小后增大,而随着溅射气压的增大逐渐增大.薄膜S/W原子比较低时,薄膜W含量较高,薄膜结构较致密、硬度较高,但摩擦系数较大、耐磨性能较差;随着S/W原子比的增大,薄膜中WS2含量显著增加,W含量明显下降,摩擦系数降低,耐磨性能明显改善.

沉积温度及膜厚对离子镀银膜结构及摩擦学性能的影响

采用离子镀在不锈钢和45钢基体表面低温沉积银薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和真空摩擦试验机对低温沉积银膜的晶体结构、表面形貌和摩擦学性能进行了研究。结果表明:银膜的择优取向度随着沉积时间的延长和基体温度的降低具有明显变化;在—147℃沉积6min条件下制备的银膜为表层具有(200)择优取向及底层为(111)择优取向的双层结构;银膜在载荷较高时也有较好的摩擦学性能。

固体润滑谐波减速器真空运行性能的试验

根据谐波减速器在空间机械精密传动中的工作条件 ,研制出真空环境模拟试验装置 ;并使用该装置对XB3- 6 0扁平式谐波减速器所采用的几种物理气相沉积 (PVD)薄膜润滑方案进行了系统考核。试验结果表明 ,研制出的真空运行试验装置结构合理 ,性能稳定 ,可以保证环境模拟试验的可靠性 ;对几种薄膜润滑系统的考核结果 。

新型MoS_2基润滑及防冷焊薄膜性能的研究

ＭＯＳ２溅射薄膜是空间机械应用最广的润滑薄膜材料之一，但其在潮湿空气中却存在着润滑性能退化甚至失效的问题．作者依据基础研究及使用要求，研制出新型射频共溅射ＭＯＳ２基（ＭＯＳ２－４）薄膜．结果表明，ＭＯＳ２－４共溅射薄膜具有良好的摩擦学特性和耐潮湿性能．与ＭｏＳ２溅射薄膜比较，其在真空环境中的耐磨寿命提高４倍以上．多组元之间的协同效应是使薄膜性能大幅度改善的根本原因．

润滑材料的空间环境效应

卫星、人造飞船、空间实验室、空间站等航天器涉及诸多的机械运动部件,润滑材料和润滑技术是空间机械运动部件长期可靠工作的关键,对于降低机械运动部件的摩擦磨损、延长其工作寿命发挥着重要作用。在空间环境条件下,润滑材料可能会面临高真空、极端温度、温度交变、原子氧、紫外/质子/电子辐射、微陨石及空间碎片等苛刻环境因素,上述空间环境因素可能会引起润滑材料结构、组分的变化及其性能的堕化,从而导致机械运动部件的润滑失效。主要综述了目前常用的空间润滑材料及各种空间环境因素对润滑材料的影响,着重探讨了真空、极端温度及原子氧辐照对润滑材料的影响,并对空间润滑材料的研究进行了展望。

低温沉积Cu膜的晶体结构及摩擦磨损性能的初步研究

采用离子镀技术于45#钢基体表面在低温（164～115 K）和常温（291 K）条件下沉积Cu膜,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜研究Cu膜的晶体结构及其表面形貌,采用划痕试验法测量Cu膜的临界载荷（Lc）,在真空球-盘摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能并探讨其磨损机理.结果表明：基体温度对Cu膜的择优取向影响明显,在常温（291 K）下沉积的Cu膜为（200）择优取向,基体温度降至164 K以下所沉积的Cu膜呈现出明显的（111）择优取向;低温沉积Cu膜的表面较为光滑,其Lc值明显高于常温沉积的Cu膜;低温沉积Cu膜的磨损率明显低于常温沉积Cu膜,表现出良好的耐磨性,这主要是由于低温沉积Cu膜具有（111）择优取向和良好的膜-基结合力的缘故.

WS_2薄膜/空间液体润滑剂复合润滑体系的摩擦学性能研究

采用射频溅射技术制备了WS2薄膜,考察了WS2/全氟聚醚(815Z)和WS2/聚烯烃取代环戊烷(P201)两种固/液复合润滑体系的真空摩擦学性能.通过扫描电子显微镜(SEM)、三维表面轮廓仪对磨损表面的微观形貌进行了分析,采用X射线能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)分析了磨损表面元素的组成和化学状态.探讨了两种固/液复合润滑体系的摩擦磨损特性和失效机理.结果表明:WS2/815Z复合润滑体系中,二者相容性较差,摩擦系数较高、波动较大,且表现出较高的磨损率;WS2薄膜与P201的相容性较好,组成的复合润滑体系表现出较低且平稳的摩擦系数和较低的磨损率,具有良好的协同效应.

低温沉积Ag-Cu薄膜的耐原子氧和摩擦学性能

采用多弧离子镀在低温(173 K)沉积了Ag-Cu薄膜,通过地面原子氧模拟试验机构考察了薄膜的耐原子氧性能,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和球-盘摩擦试验机对薄膜结构、耐原子氧性能和摩擦学性能进行了表征,并与室温(300 K)及低温(173 K)沉积Ag薄膜进行了比较研究.结果表明:低温沉积Ag-Cu薄膜由面心立方结构的AgCu合金相和少量Ag或Cu组成,Cu元素合金和低温沉积可细化Ag薄膜的晶畴尺寸、提高其致密性,细密的薄膜结构有利于抑制原子氧对薄膜的攻击,因此低温沉积的Ag-Cu薄膜表现出较好的耐原子氧性能;磨损试验结果表明低温沉积的Ag-Cu薄膜表现出较好的耐磨性,这主要归因于其细密的薄膜结构和较高的膜-基结合强度,此外由于其耐原子氧性能的改善,低温沉积Ag-Cu薄膜在原子氧辐照前后磨损率的增加明显低于低温和室温沉积Ag薄膜.

低温沉积银和银铜薄膜的耐原子氧性能

采用多弧离子镀方法在低温(173K)下沉积了银和银铜薄膜,通过地面原子氧模拟试验系统考察了薄膜的耐原子氧性能,通过X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的结构和耐原子氧性能进行了分析,并与室温下沉积的银薄膜进行了比较。结果表明:低温沉积和铜元素合金化,可减小银薄膜的晶粒尺寸,并提高其结构致密性;低温沉积的银铜薄膜表现出细密的结构,这有利于抑制原子氧对薄膜的氧化,从而使其比室温及低温下沉积的银薄膜具有更好的耐原子氧性能。

Au膜结构及其微观应变的测定

介绍用Ｘ－ 射线衍射方法测定Ａｕ 薄膜材料结构及其微观应变 。利用不对称布拉格反射ＳＴＤ（ｓａｍｐｌｅ ｔｉｌ＿ｔｉｎｇ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ） 扫描模式与常规ＣＢＤ（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｂｒａｇｇ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ） 扫描模式， 确定Ａｕ 膜的结构及取向， 同时采用直接测量法（ 非卷积法） 来测定Ａｕ 的微观应变。

锡青铜表面离子镀AgCu复合薄膜的真空摩擦学性能研究

在锡青铜(QSn6.5 0.1)基体上用离子镀技术沉积AgCu复合薄膜,用球 盘摩擦试验机评价了干摩擦和复合薄膜条件下锡青铜与9Cr18钢在真空下对摩的摩擦学性能。结果表明,沉积AgCu复合薄膜后,QSn6.5 0.1合金的真空摩擦学性能得到了明显改善,平均摩擦系数从0.86降低到0.23,同时降低了摩擦噪声。这主要是由于QSn6.5 0.1合金中的锡元素与对偶钢件的粘着促进了软金属薄膜向对偶件的转移,形成良好的转移膜,从而改善了真空摩擦学性能。

沉积温度和氩气压力对钛薄膜物相结构和性能的影响

采用多弧离子镀方法在低温（166K）、室温（300K）以及不同氩气压力（0．2～0．8Pa）条件下沉积钛薄膜，通过X射线衍射仪、原子力显微镜、显微硬度计和划痕试验机等对薄膜的物相结构和性能进行了研究。结果表明：不同工艺条件下沉积的钛薄膜均为密排六方纳米晶ω-Ti和ω-Ti的两相复合相结构；在低温、低氩气压条件下沉积的钛薄膜具有较高含量的硬脆∞相，因而具有较高的显微硬度，同时还表现出良好的膜基结合性能，比较适宜用作固体润滑薄膜与钢基体间的过渡层，以改善其膜基结合性能和承载能力。