论文摘要
本文以金属表面低摩擦和高耐磨性的复合薄膜材料为应用背景,对MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜的沉积制备工艺、组织结构及摩擦磨损性能进行了研究。论文主要探讨了溅射气压和MoSx-Mo层中不同的Mo含量对MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜形貌、微观组织、结构成分和摩擦磨损性能的影响,以寻求最佳的薄膜制备工艺参数,满足MoS2类薄膜在真空和潮湿环境下的应用要求。 采用经过高能球磨的层状的MoS2和MoS2+Mo粉末冷压烧结制备靶材,通过直流磁控溅射的方法,在一定的基体温度、基体偏压、溅射功率、溅射气压下溅射制备了MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜。 采用XRD、SEM、AFM、EDS等分析测试方法,对通过直流磁控溅射方法制备的MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜的表面形貌、组织结构和成分进行了系统地研究,讨论了不同的溅射气压以及MoSx-Mo复合层中的Mo含量与薄膜形貌、组织结构和成分之间的相互关系。结果表明,在低气压和低Mo含量下制备的薄膜具有良好的基面取向,表面光滑致密,而且具有明显的多层结构。随着溅射气压和Mo含量的增加,薄膜开始向随机取向发展呈柱状生长,表面趋于粗糙,多层结构消失。 在对MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜微结构分析的基础上,用涂层附着力自动划痕仪和球一盘式微摩擦磨损试验机分别测试评估了MoSx/MoSx-Mo薄膜结合力和摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜观察了复合镀层的表面磨损形貌。实验结果表明:在低气压（0.24～0.40 Pa）下制备的薄膜结合力良好,在高气压（0.80～1.20 Pa）下制备的结合力较差。随着复合薄膜MoSx-Mo层中Mo含量的增加,薄膜和基体的结合力有所下降。薄膜的摩擦磨损性能随着Mo含量的增加和溅射气压的升高而降低。另外通过改变实验参数测试薄膜的摩擦磨损性能发现,随着接触应力的提高,薄膜的摩擦系数逐渐下降,而薄膜的摩擦系数和磨损率都相应的随着滑动速度的增加呈先减小后增大的趋势。通过对薄膜环境稳定性的测试发现,在0.24 Pa溅射气压下制备的5 at.%Mo含量的多层复合薄膜具有最佳的摩擦磨损性能和环境稳定性。
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第一章 绪论1.1 引言1.2 固体润滑剂的分类1.2.1 金属基润滑材料1.2.2 非金属基润滑材料1.2.3 陶瓷润滑材料1.3 纳米薄膜材料1.3.1 纳米材料1.3.2 纳米薄膜2的概述'>1.4 MoS2的概述2的性质'>1.4.1 MoS2的性质2的应用'>1.4.2 MoS2的应用2沉积薄膜的应用研究进展'>1.4.3 MoS2沉积薄膜的应用研究进展1.5 本课题的立题依据和研究意义x/MoSX-Mo薄膜'>第二章 磁控截射法制备 MoSx/MoSX-Mo薄膜2.1 磁控溅射制备方法2.1.1 溅射基本原理2.1.2 溅射基本特性2.1.3 溅射装置2.2 薄膜样品的制备2.2.1 靶材的制备2.2.2 基片和衬底的清洗2.2.3 薄膜样品的溅射制备2.3 样品的测试分析2.3.1 样品的厚度测量2.3.2 样品的XRD测试2.3.3 薄膜的 SEM测试2.3.4 薄膜的AFM测试2.3.5 薄膜的EDS测试2.4 本章小结X/MoSX-Mo薄膜的显微结构分析'>第三章 MoSX/MoSX-Mo薄膜的显微结构分析3.1 引言3.2 溅射薄膜的结构形貌和组成分析3.2.1 薄膜的XRD分析3.2.2 薄膜的表面 SEM和 AFM分析3.2.3 薄膜的截面 SEM分析3.2.4 薄膜的EDS分析3.3 本章小结X/MoSX-Mo薄膜的摩擦磨损性能'>第四章 MoSX/MoSX-Mo薄膜的摩擦磨损性能4.1 引言4.2 实验方法和过程4.3 试验结果和讨论4.3.1 薄膜和基体的结合力X-Mo中Mo含量对薄膜的摩擦系数及磨损率的影响'>4.3.2 复合靶MoSX-Mo中Mo含量对薄膜的摩擦系数及磨损率的影响X/MoSX-Mo薄膜摩擦磨损性能的影响'>4.3.3 溅射气压对 MoSX/MoSX-Mo薄膜摩擦磨损性能的影响X/MoSX-Mo薄膜摩擦磨损性能的影响'>4.3.4 接触应力对 MoSX/MoSX-Mo薄膜摩擦磨损性能的影响X/MoSX-Mo薄膜摩擦磨损性能的影响'>4.3.5 滑动速度对 MoSX/MoSX-Mo薄膜摩擦磨损性能的影响X/MoSX-Mo薄膜摩擦磨损性能的影响'>4.3.6 环境对 MoSX/MoSX-Mo薄膜摩擦磨损性能的影响4.4 本章小结第五章 结论参考文献致谢附录
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磁控溅射MoSx/MoSx-Mo纳米多层复合薄膜的环境摩擦磨损性能
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