作為一種固體潤滑材料,MoS2因其優(yōu)良的摩擦學(xué)性能,常以涂層的形式涂覆于基體表面,從而起到減摩潤滑的作用。然而,以傳統(tǒng)技術(shù)制備的MoS2涂層存在大氣環(huán)境中易氧化、結(jié)合強度差、耐磨性不足等問題。電射流沉積技術(shù)是指液態(tài)流體在高壓電場中受到力的作用霧化成穩(wěn)定的液滴,以精細射流的形式沉積在基體表面的成型技術(shù),其尺寸精度可達納米級。本文利用電射流沉積技術(shù)在硬質(zhì)合金基體上制備了 MoS2/Ti復(fù)合涂層,對涂層結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)進行了設(shè)計和優(yōu)化,系統(tǒng)研究了該涂層的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和摩擦磨損特性,并深入分析探討了該涂層的減摩機理。初步構(gòu)建MoS2/Ti復(fù)合涂層結(jié)構(gòu),采用物質(zhì)的吉布斯自由能函數(shù)法分析計算MoS2層、MoS2復(fù)合層、過渡層及基體各組分間是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng),結(jié)果表明:過渡層與基體以生成新的化合物的形式增強了層-基結(jié)合力,且生成物不影響涂層性能的發(fā)揮;MoS2層與基體不發(fā)生反應(yīng);MoS2層、MoS2復(fù)合層與過渡層之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)生成的物質(zhì)仍然具有潤滑特性。為了計算涂層制備過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,借助有限元軟件ANSYS進行了計算,結(jié)果表明:MoS2/Ti復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)能夠有效緩解涂層與基體界面結(jié)合處... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２電射流沉積技術(shù)原理圖??帶電液滴因攜帶同種電荷而產(chǎn)生排斥，這種排斥力會使液滴不斷發(fā)生膨脹；??

?第１章緒論???要與電射流沉積參數(shù)和液體的性質(zhì)參數(shù)有關(guān)，如施加在電場中的電壓值，液體進??入電場時的流量值，噴針距基底的垂直距離，液體的粘度、電導(dǎo)率和表面張力等。??ＭＪｊ?Ｉ??電場力、＼?Ｉ?＼?Ｚ??Ｉ法向）＼?表面張力??電場Ｉ；＊?＼?｜?／粘滯??（切向＞?Ｖ?Ｉ??＇極化力??圖１－４穩(wěn)定“錐－射流”模式下液態(tài)流體受力示意圖??在各種霧化模式中，穩(wěn)定“錐－射流”模式具有液流穩(wěn)定、液滴分布均勻、尺??寸孝易于控制等優(yōu)點，在此種模式下沉積得到的涂層或薄膜結(jié)構(gòu)均勻、表面質(zhì)??量較好＾１。圖１－４所示為液滴在電場中的受力情況。??１．３．２電射流沉積技術(shù)的應(yīng)用??電射流沉積技術(shù)以其沉積效率高、射流精細、液滴均勻、霧化穩(wěn)定、適應(yīng)性??強和綠色清潔等優(yōu)點己被廣泛應(yīng)用于功能膜沉積、納米顆粒制造、微納米結(jié)構(gòu)打??印等領(lǐng)域。??（１）功能膜的制備??利用電射流沉積技術(shù)進行功能膜的制備，許多學(xué)者展開了相關(guān)的研宄。??Ｊａｗｏｒｅｋ［４７］等在大量的電射流沉積制備薄膜實驗的基礎(chǔ)上，將薄膜形貌總結(jié)歸納??為兩大類：疏松膜和致密膜。兩種膜結(jié)構(gòu)的微觀形貌具有明顯差別，疏松膜以顆??粒狀、網(wǎng)狀和不規(guī)則碎片狀為主，而致密膜大多為結(jié)晶狀、非結(jié)晶狀和包含顆粒??的非結(jié)晶狀。??Ｃｈｏｉｌ４８４％等研究了電壓對射流模式的影響，成功制備了用于柔性電阻開關(guān)的??石墨烯納米片薄膜，該試驗選擇的基底為ＰＥＴ基底，制得薄膜的厚度為１４０?ｍｎ；??另外，還沉積獲得ＰＶＰ薄膜，厚度為ｌＯＯｎｍ，并應(yīng)用于電容器的制備。Ｃｈｅｎ【５Ｇ］??等研宄了噴嘴形狀對射流模式的影響，并實現(xiàn)了陶瓷薄膜的多形態(tài)沉積。??７??

２章Ｍ〇Ｓ２／Ｔｉ復(fù)合涂層的結(jié)構(gòu)設(shè)計??本章確定了?Ｍ〇Ｓ２Ａｌ復(fù)合涂層的設(shè)計原則，采用吉布斯自由能法，對基體與??涂層材料進行化學(xué)相容性分析，確定了復(fù)合涂層的材料體系；采用有限元分析方??法，建立涂層殘余應(yīng)力模型，分析了不同結(jié)構(gòu)涂層的應(yīng)力及其分布，并研究了復(fù)??合涂層中過渡層厚度、層厚比對殘余應(yīng)力的影響，對涂層結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)眩??２．１?ＩＶＩ〇Ｓ２／Ｔｉ復(fù)合涂層的設(shè)計原則??ＭｏＳ；／ｒｉ復(fù)合涂層，自基體向外依次為過渡層、Ｔｉ含量呈規(guī)律變化的ＭｏＳ／Ｔｉ??復(fù)合層和Ｍ０Ｓ２層，如圖２－１所示。其中，過渡層沉積到基體表面，與基體材料??緊密結(jié)合以增大涂層與基體的結(jié)合力；最表層是Ｍ〇Ｓ２層，與對磨物體接觸產(chǎn)生??摩擦，充分發(fā)揮Ｍ〇Ｓ２潤滑膜優(yōu)良的減摩性能；中間層則分布Ｔｉ含量呈規(guī)律變化??的ＭｏＳ２／Ｔｉ復(fù)合層，越靠近過渡層，復(fù)合層中Ｔｉ元素含量越高，越向Ｍ０Ｓ２層接??近Ｔｉ含量越低，形成由內(nèi)到外Ｔｉ含量的漸變分布。??ｍ〇ｓ２／Ｓ??．Ｍ〇Ｓ，Ｔｉ（Ｈ？％）ｆ２??圖２－１?ＭｏＳＶＴｉ復(fù)合涂層基本結(jié)構(gòu)示意圖??對于沉積在基體表面的ＭｏＳ＾＊層而言，其發(fā)揮的主要作用為減摩和抗磨，??基于這一目標(biāo)，并考慮影響涂層摩擦性能發(fā)揮的主要因素，確定其設(shè)計原則。涂??層材料組分將決定涂層的性能，涂層材料與基體間、涂層材料各成分間可能會發(fā)??生化學(xué)反應(yīng)，一方面可能生成的化學(xué)鍵可以提高涂層的結(jié)合強度，另一方面可能??生成弱化相，如生成脆性較大的化學(xué)成分，容易使涂層發(fā)生脆性斷裂或剝落，影??響涂層的性能，？此外，復(fù)合涂層的層與層之間、與基體界面處的殘余應(yīng)力也是影??響涂層結(jié)合強度的關(guān)鍵因素。由于不同材料的熱膨脹系數(shù)和彈性模量的差異

【參考文獻】：
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本文編號：3033748