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摘要
针对空间滚动轴承往复运动状态下二硫化钼薄膜润滑失效机理不明的难题，提出了采用分子动力学对薄膜润滑过程进行分析的方法。首先建立了单层二硫化钼薄膜摩擦原子模型，其次针对载荷和环境温度这两个空间滚动轴承的重要影响因素展开了二硫化钼薄膜的往复摆动模拟，最后得到了摩擦过程中二硫化钼薄膜的摩擦力、粘附力和磨损情况。模拟结果表明：1)Fe-Ni-Cr合金探针在单层二硫化钼薄膜上的摩擦为粘滑运动，载荷在20～100 nN范围内探针的摩擦过程不会对薄膜造成磨损但在往复运动过程中润滑性能有所提高。载荷从200 nN开始探针的摩擦过程会对薄膜造成磨损，往复运动过程中摩擦系数不断提高润滑性能下降。400 nN为单层薄膜的载荷极限，在该载荷下探针会刺穿薄膜与基底接触此时薄膜迅速磨损失去润滑作用；2)环境温度在1 773.15 K以下对薄膜的润滑作用影响不明显，但达到该温度后薄膜边界处会开始缓慢的熔化，当环境温度达到二硫化钼熔点时薄膜的熔化速度会加快失去润滑作用。结论：1)二硫化钼单层薄膜的接触载荷在8 GPa以下拥有优异的耐磨性和润滑性；2)在薄膜为破损的条件下，反复摩擦过程会对润滑性能带来提升；3)二维层状结构对单层二硫化钼薄膜润滑性能有重要的影响，高温和重载都会对薄膜层状结构造成破坏。
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