沉积压力对磁控溅射La-Ti/WS2复合薄膜结构和摩擦学性能的影响

目的研究不同沉积压力对磁控溅射La-Ti/WS_2复合薄膜微观结构及摩擦学性能的影响。方法采用非平衡射频磁控溅射法制备WS_2薄膜和La-Ti/WS_2复合薄膜。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜微观形貌、成分和晶向结构进行表征。用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和白光干涉三维形貌仪测试薄膜的力学性能和摩擦磨损性能。结果掺杂La和Ti可以改善WS_2复合薄膜的微观结构。在给定的沉积压力下,La-Ti/WS_2复合薄膜均呈岛状生长模式,组织均匀,且排列较为紧凑,结构致密性好。随着沉积压力的增大,WS_2(002)衍射峰向高θ值偏移,晶面间距减小,晶格发生收缩。复合薄膜的硬度和弹性模量随着沉积压力的增大,先增大后减小。沉积压力为1.2 Pa时,La-Ti/WS_2复合薄膜的摩擦系数低至0.07左右,磨损率低至2.45×10^(–8) mm^3/(N·m)。结论沉积压力对La-Ti/WS_2复合薄膜的性能有较大影响,合适的沉积压力可以提升La-Ti/WS_2复合薄膜的摩擦磨损性能。

溅射沉积WS_2/Ag纳米复合薄膜在不同环境中的摩擦磨损性能研究

利用直流磁控溅射方法在钛合金基底上制备W S2/Ag纳米复合薄膜,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及能谱仪对复合薄膜的表面形貌和组织结构进行分析,用球-盘式摩擦磨损试验机对复合薄膜在真空和潮湿空气环境中的摩擦磨损性能进行研究.结果表明:溅射沉积制备的W S2/Ag复合薄膜为非晶态结构,弥散分布于W S2基体中的晶态纳米Ag相提高了薄膜与基底的界面结合强度;与纯W S2薄膜相比,W S2/Ag纳米复合薄膜虽然在不同环境中的摩擦系数有所增加,但其在潮湿空气中的耐磨性能(磨损寿命)具有较大幅度的提高,且摩擦状态更稳定.

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.

磁控溅射MoS_2/WS_2复合薄膜的工艺与摩擦学性能研究

采用MoS2/WS2复合靶材在不锈钢和硅基片上溅射MoS2/WS2纳米薄膜,通过多次实验,得到溅射MoS2/WS2薄膜的最佳工艺如下:溅射气压4.0Pa,靶基距为70mm,溅射功率为150W,溅射时间为3h。使用X-射线衍射仪,能谱仪,扫描电子显微镜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,UNT-3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:在大气环境中,WS2/MoS2复合薄膜摩擦性能要优于纯MoS2薄膜。

WS_2/MoS_2/C复合薄膜的磨损性能研究

采用磁控溅射法,使用WS2/MoS2复合靶材,通过与乙炔气体反应溅射,制备WS2/MoS2/C复合薄膜,利用X射线衍射对薄膜的成分结构进行分析,采用MFT-4000材料表面性能试验仪在室温大气环境(相对湿度60%)下评价薄膜的摩擦磨损性能,使用AxioCSM700共聚焦显微镜观察WS2/MoS2/C复合薄膜磨损表面磨痕形貌,结果表明,WS2/MoS2/C复合薄膜结构致密,在潮湿大气中抗磨损性能比MoS2磁控溅射薄膜有显著提高,在30min往复摩擦后复合薄膜未发生磨屑脱落。

氩气流量对非平衡磁控溅射Ti/WS2复合薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术制备Ti/WS2复合薄膜。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别对复合薄膜的微观形貌、成分、硬度以及摩擦磨损性能进行测试,研究氩气流量对Ti/WS2复合薄膜微观形貌和摩擦学性能的影响。结果表明:随着氩气流量增加,Ti/WS2复合薄膜的疏松结构明显改善,薄膜致密度得到了提高,且Ti/WS2复合薄膜的(002)晶面择优取向增强;随着氩气流量的增加,Ti/WS2复合薄膜的摩擦因数呈现逐渐降低趋势,磨损率逐渐减小,且磨损机制由明显的磨粒磨损特征转变为轻微的磨粒磨损特征,呈现出较好的耐磨性。

WS_2-C固体润滑薄膜的制备及其摩擦磨损性能

为改善纯WS2薄膜在潮湿大气中的摩擦磨损性能,采用磁控溅射结合离子源的方法在TC4合金基体上沉积了WS2-C复合薄膜,利用扫描电镜、能谱仪对复合薄膜的微观结构及成分组成进行了分析,并利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机对复合薄膜的硬度及摩擦磨损性能进行了评估.结果表明:WS2-C复合薄膜的膜面较为平整,断面呈柱状晶方式生长、结构致密,C的原子比约为41%;WS2-C复合薄膜的显微硬度较纯WS2薄膜有所提高,随着法向载荷的加大,其摩擦系数有所降低,C的加入可以提高WS2薄膜在大气环境中的耐磨寿命.

复合薄膜摩擦学性能的实验研究

文章所使用的Mo S2/WS2复合薄膜是通过Mo S2与WS2双靶共溅射的方法制备出来的,同时使用了X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）对薄膜微区的化学成分和形貌进行分析。实验发现,Mo S2/WS2复合薄膜属于纳米级复合膜,膜表面由大小为50~100nm的颗粒组成,与纯Mo S2薄膜（200nm）,其颗粒较小;因而,复合薄膜的致密性比纯Mo S2薄膜更好。在室温大气条件下,Mo S2/WS2复合薄膜的摩擦学性能比纯Mo S2薄膜更优越。

非平衡磁控溅射La-Ti/WS_(2)自润滑薄膜的摩擦磨损行为

要满足航天器机械转动部件在恶劣工况下的工作,需研制高硬度、低摩擦系数的固体润滑薄膜。采用非平衡磁控溅射法分别制备了纯WS_(2)薄膜、Ti掺杂WS_(2)复合薄膜和La-Ti掺杂WS_(2)复合薄膜。分析了薄膜的微观形貌、成分、硬度和摩擦学性能。结果表明,与纯WS_(2)薄膜和Ti/WS_(2)复合薄膜相比,La-Ti/WS_(2)复合薄膜的微观结构更加致密。La-Ti/WS_(2)复合薄膜的硬度H和弹性模量E也显著提高。此外,La-Ti/WS_(2)复合薄膜的摩擦系数减小,并且H/E比值增大,La-Ti/WS_(2)复合薄膜的磨损率降低。结果表明,La的掺杂有助于在摩擦接触表面形成稳定的转移膜,提高La-Ti/WS_(2)复合薄膜的耐磨性和承载能力。