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WS_2/TiB_2固体润滑涂层的结构及摩擦性能
  • ISSN号:0254-6051
  • 期刊名称:《金属热处理》
  • 时间:0
  • 分类:TH117.3[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093, [2]昆明理工大学分析测试研究中心,云南昆明650093, [3]中国科学院宁波材料技术与工程研究所,浙江宁波315201
  • 相关基金:国家自然科学基金(21363012,51374117)
中文摘要:

运用多靶磁控溅射技术,将软质相的WS_2靶与硬质相的TiB_2靶共溅射制备出WS_2/TiB_2固体自润滑复合涂层。运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层截面的形貌及结构进行表征,并用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明,WS_2/TiB_2复合涂层截面的组织结构为柱状晶,且呈现TiB_2(001)择优取向,当WS_2靶功率从20 W增加至50 W时,TiB_2(001)衍射峰强度逐渐减弱,半高宽变宽,导致涂层的平均晶粒尺寸变小。当WS_2的功率超过60 W时,涂层的相结构发生由晶态到非晶态的转变。WS_2/TiB_2涂层具有较高的硬度(〉20 GPa)和较低的摩擦因数(约0.2),即使是在相对湿度增加至50%的条件下,WS_2溅射功为40 W时,WS_2/TiB_2复合涂层仍旧具有非常低的磨损率6×10^-16m^3/(N·m),优于M2钢300多倍。

英文摘要:

WS_2/TiB_2 solid self-lubricant coating was prepared by means of magnetron co-sputtering with TiB_2 and WS_2. Microstructure and morphologies of the coating were analyzed by X-ray diffraction( XRD) and scanning electron microscopy( SEM). Hardness and friction wear properties were tested by nano indentation and friction wear testing machine,respectively. The results show that the WS_2/ TiB_2 coating has a columnar crystal structure and shows an obvious TiB_2( 001) preferred orientation. With increasing of WS_2 target power from 20 to 50 W,the intensity of TiB_2( 001) shows a descending trend,the FWHM becomes broader,and then lead to the small grain size. When the WS_2 target power exceed 60 W,the structure of coating change from columnar crystal to amorphous state. The WS_2/ TiB_2 coating has a high hardness( 25 GPa) and a low friction coefficient( 0. 2). The wear rate of the WS_2/ TiB_2 coating with 40 W sputtering power reaches 6 × 10^-16m^3/N m( 50% relative humidity),which is more than 300 times better than that of M2 steel.

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期刊信息
  • 《金属热处理》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国机械工业联合会
  • 主办单位:北京机电研究所 中国机械工程学会热处理学会 中国热处理行业协会
  • 主编:徐跃明
  • 地址:北京海淀区学清路18号 国家机械工业局北京机电研究所内
  • 邮编:100083
  • 邮箱:jsrcl@vip.sina.com
  • 电话:010-62935465 82415083
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-6051
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1860/TG
  • 邮发代号:2-827
  • 获奖情况:
  • 1992年全国优秀科技期刊一等奖,1996-1998机械工业优秀期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19186