【摘 要】
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WS2作为一种固体润滑剂,在真空中服役时具有承载能力高、摩擦因数低、耐磨性好等优点。但是在大气中特别是潮湿环境中,纯WS2的摩擦性能较差,使其应用范围受到限制。为了改善W
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WS2作为一种固体润滑剂,在真空中服役时具有承载能力高、摩擦因数低、耐磨性好等优点。但是在大气中特别是潮湿环境中,纯WS2的摩擦性能较差,使其应用范围受到限制。为了改善WS2薄膜在大气环境中的性能,国内外学者研究表明,WS2与其他材料形成复合或多层薄膜是一种改善其摩擦性能的有效途径。本文采用磁控溅射技术在单晶硅片上交替沉积WSx和a-C膜层,制备调制周期为50 nm的WSx/a-C纳米多层膜,研究不同层厚比(La-C/LWSx为1:39,1:19,1:9,3:20,1:4)纳米多层膜的成份、组织结构及形貌;考察不同层厚比多层膜在真空、大气（相对湿度约70%）、水环境中的摩擦学性能。结果表明:随着层厚比La-C/LWSx的增加,多层膜的S/W比由1.38增大至1.62,并伴随着WS2尺寸的减小以及薄膜致密度和平整度的提高,a-C层和WSx层的结构无明显变化;多层膜的硬度呈先增加后减小的趋势,当La-C/LWSx为1:9时出现最大值,为2.15GPa。多层膜的结合力呈先减少后增大的趋势,当La-C/LWSx为1:39时结合力最好。在真空环境中,多层膜的摩擦因数呈先减小后增大的变化趋势并且低于纯WSx膜,磨损率也呈先减少后增大的趋势并明显低于纯WSx膜,4#样品(La-C/LWSx为1:9)摩擦性能最佳,摩擦因数为0.066,磨损率为5.7×10-15m3N-1m-1;在大气环境中,多层膜的摩擦因数呈逐渐减少的变化规律并且高于纯WSx膜,磨损率呈先增大后减少的变化规律,但是多层膜的磨损率明显低于纯WSx膜,2#样品(La-C/LWSx为1:39)的磨损率为3.27×10-14m3N-1m-1,耐磨性能最佳;在水环境中,多层膜的摩擦因数呈逐渐减少的变化规律并且低于纯WSx膜,磨损率同样呈逐渐减小的变化规律并且明显低于纯WSx膜。6#样品(La-C/LWSx为1:4)摩擦性能最佳,摩擦因数为0.188,磨损率为1.16×10-13m3N-1m-1。
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