宽温域下MoCN、MoCN+MoS2及MoCN+C薄膜的摩擦磨损性能

作者：鲍碧霞; 钱建国; 李淑欣; 蒲吉斌^*; 毛春龙; 毛金根; 陈善俊

来源：材料保护, 2021, 54(08): 6-13.

DOI：10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2021.08.002

• 磁控溅射
• MoCN薄膜
• MoCN+MoS2双层薄膜
• MoCN+C双层薄膜
• 宽温域摩擦

为了研发用于航空发动机与燃气轮机的在宽温域下具有低摩擦系数和低磨损率的涂层,采用非平衡磁控溅射技术在718镍基高温合金及单晶硅片基体上沉积了MoCN单层、MoCN和MoS2双层及MoCN和C双层3种薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜的表截面形貌、成分及相结构进行了表征,利用MTS Nano Indenter G200系统测试了薄膜的硬度和弹性模量,并利用高温摩擦磨损试验机(CSM)对3种薄膜进行了不同温度下(25,300,500℃)的摩擦测试,系统研究了宽温域下3种薄膜的摩擦学机理。结果表明:常温下,MoCN和C双层薄膜显示出最低的摩擦系数0.09,磨损机制主要为黏着磨损,而MoCN单层薄膜的摩擦系数最大,摩擦机制主要为磨粒磨损;当摩擦温度上升到300℃时,MoS2和C顶层通过抑制MoCN薄膜的氧化而改善薄膜的摩擦学性能;而摩擦温度为500℃时,3种薄膜均发生严重的氧化行为,但高温下生成的自润滑相MoO3使得摩擦系数降低,且3种薄膜的摩擦系数值较接近。

• 单位
  宁波大学; 宁波明欣化工机械有限责任公司; 中国科学院宁波材料技术与工程研究所