MoS_(2)薄膜摩擦系数和磨损量的数学模型研究

作者：陈爽; 王勇杰; 李仕华; 辛浩天; 李浩天

来源：Surface Technology, 2021, 1-9.

• MoS2
• 摩擦系数数学模型
• 摩擦耗散
• 磨损数学模型
• 磨损量预测
• 法向载荷
• 滑动速度

目的构建MoS2薄膜的摩擦系数模型和磨损模型，预测其磨损体积。方法通过球-盘摩擦磨损实验，研究了法向载荷和滑动速度对MoS2薄膜摩擦系数的影响规律，其中最大接触压强范围为441.08～1393.82 MPa，滑动速度为0.05～0.628 m/s。利用场发射扫描电子显微镜（SEM）和白光共聚焦显微镜分析MoS2薄膜的磨损形貌。结果基于赫兹接触理论，建立了MoS2薄膜摩擦系数与法向载荷和滑动速度的数学模型。预测结果与实测结果之间的最大相对误差为12.02%，其余预测结果的相对误差均小于10%。从摩擦耗散能的角度，研究发现MoS2薄膜的磨损体积与摩擦耗能之间呈显著的线性关系，结合新的摩擦系数模型，提出了MoS2薄膜的磨损模型。此磨损模型是法向载荷、滑动速度和摩擦时间的函数关系式，其相对误差绝对值的平均值为10.81%。与传统Archard模型的结果进行比较，新的磨损模型的相对误差较小。通过分析MoS2薄膜的磨损机理，探讨了磨损模型产生误差的原因。结论所建立的摩擦系数模型和磨损模型的预测结果与实测结果吻合较好。磨损模型能够对MoS2薄膜的磨损量进行较准确地预测，具有重要的工程应用价值。

• 单位
  华北理工大学轻工学院; 燕山大学