Ti,Al掺杂对二硫化钼基润滑涂层结构与性能影响研究

发布时间：2021-05-13 20:10

　　MoS₂基润滑涂层自从在空间领域获得成功以来,其优异的润滑性能就被广泛研究,但因常温常湿（25℃,50±10RH%）环境中氧和水汽容易导致涂层润滑性能失效而限制了其在日常工业生产和生活中广泛应用。金属、金属氧化物和金属硫化物等各种组分掺杂已成为制备具有低摩擦系数和高耐磨损性能的MoS₂基润滑涂层的重要手段之一,而多组分共掺杂MoS₂基润滑涂层的综合摩擦学性能往往会更佳,但各组分间相互作用也更复杂,相关领域研究工作有待进一步拓展。本文基于多组分掺杂MoS₂基润滑涂层产生晶粒细化、化学反应及协同润滑等作用机理,使用Ti、Al金属分别掺杂Cu-MoS₂、CuS-MoS₂和ZnO-MoS₂制成三个系列MoS₂基润滑涂层。通过对磁控共溅射制备工艺、真空退火工艺参数的优化以及梯度工艺的实施,研制出常温常湿条件下具有低摩擦系数和耐磨损性能的MoS₂基固体润滑涂层;系统地分析了Ti和Al掺杂不同系列MoS<... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：162 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 固体润滑材料国内外研究现状
        1.2.1 固体润滑材料概述
        1.2.2 典型固体润滑材料
        1.2.3 固体润滑材料润滑与磨损机理
    1.3 二硫化钼基固体润滑涂层研究现状
        1.3.1 MoS_2 基润滑涂层制备技术
        1.3.2 MoS_2 基润滑涂层性能研究
        1.3.3 MoS_2 基润滑涂层润滑机理
    1.4 研究思路及主要内容
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
        1.4.4 论文结构
第2章 MoS_2 基润滑涂层制备及性能表征
    2.1 试验材料
    2.2 制备设备
    2.3 表征手段
第3章 金属掺杂Cu-MoS_2 涂层制备及摩擦性能研究
    3.1 Cu-MoS_2 复合涂层结构及性能
        3.1.1 涂层制备
        3.1.2 涂层组织结构分析
        3.1.3 涂层摩擦性能分析
        3.1.4 真空退火对涂层结构及性能影响
    3.2 Ti和 Al共掺杂对Cu-MoS_2 复合涂层性能的影响
        3.2.1 金属-Cu-MoS_2 涂层的制备
        3.2.2 Al掺杂对Cu-MoS_2 复合涂层结构与摩擦性能的影响
        3.2.3 Ti掺杂对Cu-MoS_2 复合涂层结构与摩擦性能的影响
        3.2.4 真空退火对Cu-Al-MoS_2 涂层结构与摩擦性能的影响
    3.3 Cu-Al-MoS_2 复合涂层使用性能分析
        3.3.1 膜-基结合力分析
        3.3.2 耐磨损性能分析
        3.3.3 抗氧化性能分析
        3.3.4 抗湿性能分析
    3.4 本章小结
第4章 金属掺杂CuS-MoS_2 基复合涂层结构与性能分析
    4.1 CuS-MoS_2及Cu-CuS-MoS_2 复合涂层制备与分析
        4.1.1 涂层制备及能谱分析
        4.1.2 CuS-MoS_2 复合涂层组织结构分析
        4.1.3 CuS-MoS_2 复合涂层摩擦性能分析
        4.1.4 Cu掺杂对CuS-MoS_2 复合涂层结构与性能的影响
    4.2 Ti、Al掺杂对CuS-MoS_2 复合涂层的影响
        4.2.1 Ti-CuS-MoS_2和Al-CuS-MoS_2 复合涂层的制备
        4.2.2 Ti、Al掺杂对CuS-MoS_2 复合涂层结构的影响
        4.2.3 Ti、Al掺杂对CuS-MoS_2 复合涂层性能的影响
    4.3 S:Mo值与MoS_2 基润滑涂层性能关系分析
    4.4 本章小结
第5章 金属掺杂ZnO-MoS_2 复合涂层作用机理研究
    5.1 ZnO-MoS_2 复合涂层的制备
    5.2 ZnO-MoS_2 复合涂层结构与性能分析
    5.3 金属掺杂对ZnO-MoS_2 复合涂层的影响
        5.3.1 金属掺杂对ZnO-MoS_2 复合涂层结构的影响
        5.3.2 金属掺杂对ZnO-MoS_2 复合涂层性能的影响
        5.3.3 真空退火对金属-ZnO-MoS_2 复合涂层的影响
    5.4 梯度工艺对金属-ZnO-MoS_2 复合涂层的影响
        5.4.1 梯度工艺设计
        5.4.2 涂层结构分析
        5.4.3 摩擦磨损分析
        5.4.4 机械性能分析
        5.4.5 抗氧性能分析
    5.5 本章小结
第6章 ALD预沉积ZnO薄膜对后续沉积涂层的影响
    6.1 ALD制备ZnO薄膜及其结构分析
        6.1.1 ALD制备ZnO薄膜
        6.1.2 ZnO薄膜结构分析
    6.2 预沉积ZnO薄膜对ZnO-MoS_2 复合涂层的影响
        6.2.1 涂层制备
        6.2.2 涂层结构与组织分析
        6.2.3 涂层摩擦学性能分析
    6.3 预沉积ZnO薄膜对金属-ZnO-MoS_2 涂层的影响
        6.3.1 摩擦性能分析
        6.3.2 机械性能分析
        6.3.3 组分结构分析
    6.4 本章小结
第7章 研究结论与展望
    7.1 研究结论
    7.2 创新点
    7.3 研究展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]原子层沉积技术及应用[J]. 苗虎,李刘合,韩明月,谷佳宾.  表面技术. 2018(09)
[2]不同调制周期MoS2/DLC多层薄膜结构及摩擦学性能[J]. 贺腾飞,吴有智,许佼,慕波,柴利强,张晓琴,王鹏.  摩擦学学报. 2017(01)
[3]MoS2/a-C复合薄膜在高/低湿度环境下的摩擦学性能研究[J]. 耿中荣,李霞,张广安,李浩.  摩擦学学报. 2016(04)
[4]Influence of crystal structure on friction coefficient of ZnO films prepared by atomic layer deposition[J]. CHAI ZhiMin,LIU YuHong,LU XinChun,HE DanNong.  Science China（Technological Sciences）. 2016(03)
[5]Influence of Negative Bias Voltage on the Mechanical and Tribological Properties of MoS2/Zr Composite Films[J]. 宋文龙.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2011(03)
[6]X射线测量高速钢上不同厚度氮化钛涂层残余应力[J]. 弓满锋,乔生儒,卢国锋,姬浩.  材料科学与工艺. 2010(03)
[7]硫化钨薄膜制备方法的研究[J]. 巴德纯,杜广煜,王晓光.  真空科学与技术学报. 2009(01)
[8]磁控溅射对薄膜附着力的影响[J]. 余凤斌,陈莹.  绝缘材料. 2008(06)
[9]高温固体润滑涂层最新研究与进展[J]. 张祥林,章小峰,王爱华.  材料导报. 2007(06)
[10]磁控溅射Cu/Al多层膜的固相反应[J]. 汪伟,卢柯.  金属学报. 2003(01)

博士论文
[1]稀土硼酸镧/软金属纳米铟复合材料的制备及摩擦学性能的研究[D]. 王玥.贵州大学 2016

硕士论文
[1]硫化锌及其衍生物作为固体润滑剂的摩擦学性能研究[D]. 陆傲祥.太原理工大学 2018
[2]反应溅射及共溅射制备WS2/MoS2/C复合薄膜[D]. 周磊.上海交通大学 2010



本文编号：3184633