中科院蘭州化學物理研究所李紅軒研究員團隊:TiB2/WS2復合薄膜退火處理下的結(jié)構(gòu)演變與磨損失效分析
2024-09-26 10:34:34
作者: 中國表面工程 來源: 中國表面工程
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TiB2 / WS2復合薄膜退火處理下的結(jié)構(gòu)演變與磨損失效分析
本文為中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室李紅軒研究員團隊撰寫發(fā)表在《中國表面工程》2024年第37卷第3期的研究論文,題為“TiB2/WS2復合薄膜退火處理下的結(jié)構(gòu)演變與磨損失效分析”。
在嚴苛的航空航天工況環(huán)境下,WS2基復合薄膜在減摩耐磨方面的結(jié)構(gòu)演變和失效規(guī)律仍須進一步探索。為擴展其在溫域上的應用范圍,中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室李紅軒研究員團隊在《中國表面工程》2024年第3期發(fā)表研究論文《TiB2/WS2復合薄膜退火處理下的結(jié)構(gòu)演變與磨損失效分析》,采用磁控濺射技術(shù)在硅片和 718 高溫合金塊上沉積 TiB2 / WS2復合薄膜,分別在 200、450 和 600 ℃大氣環(huán)境下對復合薄膜進行退火處理。利用掃描電子顯微鏡、透射電鏡、X 射線衍射儀、拉曼光譜儀、納米壓痕儀和球盤高溫摩擦試驗機等分析技術(shù)對退火處理前后薄膜的組分、結(jié)構(gòu)、力學性能和摩擦磨損性能進行研究。
劉進龍,李紅軒,吉利,劉曉紅,張定軍. TiB2/WS2復合薄膜退火處理下的結(jié)構(gòu)演變與磨損失效分析[J]. 中國表面工程,2024,37(3):220-231.
LIU Jinlong, LI Hongxuan, JI Li, LIU Xiaohong, ZHANG Dingjun. Structural Evolution and Friction Loss Effect Analysis of TiB2 / WS2 Composite Films under Annealing Treatment[J]. China Surface Engineering, 2024, 37(3): 220-231.
目前大部分研究集中在WS2相摻雜的潤滑性能方面,關(guān)于退火處理前后復合薄膜中組分、結(jié)構(gòu)、力學性能的變化對復合薄膜摩擦磨損性能影響的研究較少?;?WS2 在 450 ℃會熱氧化分解嚴重影響復合薄膜的潤滑性能。因此,本文通過磁控濺射技術(shù)制備 TiB2 摻雜 WS2 復合薄膜,常溫下測試 200、450 和 600 ℃大氣退火處理后的復合薄膜,以研究不同溫度退火處理前后復合薄膜摩擦磨損失效行為。

通過對復合薄膜進行不同溫度下的退火處理,建立薄膜微觀結(jié)構(gòu)和摩擦性能失效規(guī)律之間的聯(lián)系,探究寬溫域下復合薄膜的組分、結(jié)構(gòu)變化對薄膜摩擦性能的影響機理,可為復合薄膜擴寬其使用溫域提供理論基礎(chǔ)。
不同溫度退火處理后復合薄膜展現(xiàn)出不同的摩擦磨損特性。退火處理對復合薄膜的組分、結(jié)構(gòu)、力學性能、摩擦學性能均有影響,200 ℃退火處理增加了薄膜的致密性,提升了其力學性能,使得薄膜顯示出良好的減摩耐磨性能。

對退火處理前后的復合薄膜在常溫下進行了形貌的觀察、性能的測試和分析,明確了常溫下薄膜的失穩(wěn)機制。動態(tài)持續(xù)升溫過程中復合薄膜在不同溫度下的結(jié)構(gòu)和性能變化仍有待進一步研究。

劉進龍
蘭州理工大學先進高分子材料專業(yè)碩士研究生,導師張定軍教授,研究方向為磨損與表面工程。發(fā)表學術(shù)論文2篇。
劉曉紅
中國科學院蘭州化學物理研究所正高級工程師、博士生導師。主持和承擔各類科研項目20余項。近年來在國內(nèi)外核心期刊上發(fā)表學術(shù)論文50余篇,申請和授權(quán)專利20余件。研究方向材料表面工程。
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