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机械零部件的摩擦磨损不仅会导致机械系统燃油效率降低,产生废气污染,而且还会导致零部件摩擦损耗增大。一般可以通过在机械零部件上沉积耐磨涂层及使用特定功能的润滑油添加剂两方面进行努力。近年来,MoDTC(molybdenum dialkyldithiophosphate)的摩擦学特性受到了广泛关注,作为减摩剂能够有效降低摩擦系数,另一方面由于MoDTC不含有P元素从而避免了发动机催化剂Pt中毒,很大程度上减少了污染排放。然而MoDTC添加剂主要用于铁基材料,其与非铁基材料之间的研究较少。Al-Mg-Ti-B等富硼材料具有优良特性,如高硬度、低摩擦系数、低密度及高的热稳定性,在摩擦磨损体系中具有广泛的应用前景。以往的研究发现在ZDDP(Zinc Dialkyl Dithiophosphates)添加剂润滑油或IL(Ion Liquid)等润滑条件下Al-Mg-Ti-B涂层较DLC涂层与添加剂有更好的匹配性,但MoDTC添加剂与Al-Mg-Ti-B涂层之间的作用尚不清楚。为了获得摩擦磨损性能更优异的Al-Mg-Ti-B涂层,探究了掺氮对Al-Mg-Ti-B涂层性能的影响,使用直流磁控溅射方法通过控制不同N2/Ar+N2流量比(0%、5%、10%)制备了不同氮含量的Al-Mg-Ti-B-N涂层,使用X射线衍射(XRD)、摩擦磨损测试仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕,划痕实验、拉曼光谱等表征方法研究了不同N2/Ar+N2流量比对Al-Mg-Ti-B-N涂层结构、成分、力学性能、膜基结合、耐磨性能的影响,结果表明制备的Al-Mg-Ti-B-N涂层均为无定型结构或非晶结构,结构致密均匀,随N2/Ar+N2流量比增大,涂层硬度及弹性模量下降,膜基结合略有增强,耐磨性增加。本研究进一步结合实际工况研究了不同摩擦方式(单向旋转滑动、往复滑动)条件下,PAO/MoDTC润滑不同N2/Ar+N2流量比Al-Mg-Ti-B-N涂层的摩擦行为及摩擦磨损机制,结果表明:(1)单向旋转摩擦测试条件下,不同N2/Ar+N2流量比Al-Mg-Ti-B-N涂层摩擦系数均出现上升,且随着N2/Ar+N2流量比增多,摩擦系数上升时的转折点出现的时间越早,涂层磨痕处SEM结果显示所有N2/Ar+N2流量比涂层磨痕处均没有明显的磨损,这意味着MoDTC添加剂与Al-Mg-Ti-B-N涂层之间具有良好的匹配性。对磨钢球磨斑SEM结果显示随N2/Ar+N2流量比增多,钢球磨斑直径减小,这主要是由于涂层硬度逐渐减小导致的,此外高分辨率SEM图像显示磨斑处均有微米级划痕,这说明对磨钢球发生了磨粒磨损,磨斑处EDX显示没有明显的MoS2摩擦膜形成,进一步XPS结果显示涂层磨痕处有Mo03及MoS2的形成,我们认为Mo03作为硬质颗粒在摩擦过程中移除了对磨钢球产生的MoS2摩擦膜导致了摩擦系数的升高。(2)往复运动摩擦测试条件下,不同N2/Ar+N2流量比涂层均具有较低的摩擦系数～0.04,涂层SEM图像结果显示涂层磨痕处均没有出现明显的磨损,对磨钢球EDX分析显示所有涂层磨斑处均有明显的MOS2信号,这也是涂层能够产生低摩擦系数的原因,XPS结果显示5%,10%N2/Ar+N2流量比涂层磨痕处均有MoS2形成,并无Mo03形成,而0%N2/Ar+N2流量比磨痕处为MoS2和Mo03。(3)与单向旋转相比,往复运动MoDTC润滑条件下Al-Mg-Ti-B-N涂层能够保持更低更稳定的摩擦系数,这主要是由摩擦方式决定的,在往复运动过程中能够将形成的硬质氧化物颗粒逐渐移除,减少对磨钢球摩擦膜的移除,与单向旋转相比,往复运动摩擦副间Mo03/MoS2比例更小因此有利于摩擦系数的降低。