纳米结构梯度复合多层润滑薄膜的合成及其摩擦学研究

Study on Synthesis and Tribology of Gradient Combined Multilayer Lubricating

Films with Nano Crystallite Size

项目批准号:59572026

中国科学院兰州化学物理研究所  于德洋

● 主要研究成果

  从实验和理论上弄清了溅射MoS2薄膜在潮湿空气中润滑性能退化直至失效的机理, 并发明了一种共溅射固体润滑薄膜, 研究论文在SCIEI收录的期刊上被大量引用。
 (1) 发现稀土金属氟化物(FRE)与金和MoS2在共溅射过程中产生了奇特的协同效应:
  a. 薄膜形貌和断面组织:以往MoS2基薄膜均存在表面"枝状"和界面"柱状"等疏松组织结构,而在新薄膜中都消失了,形成了很致密的纳米晶粒组织,大幅度地提高了薄膜的承载能力、耐磨寿命和耐环境特性;
  b. 晶体结构:FRE和金共同促进了MoS2的结晶化, 并形成了以MoS2(002) 基面平行于基体表面择优取向的理想结晶, 从而提高了润滑性能。
 (2) 研制出nm晶粒的薄膜且界面层为梯度过渡的新型双层和多层系列润滑薄膜:在上述复合薄膜与基体之间,添加单层或多层自润滑金属或合金nm晶薄膜,并优化成膜工艺形成界面梯过渡,耐磨寿命比上述单层薄膜提高了1个量级,达到国际领先水平。
 (3) 从理论和实验两方面建立起多晶二维X射线衍射新方法,分析了薄膜的相组成、晶态。

获奖情况: 199812月获中国科学院科技进步二等奖。

专利情况: 199812月获中国发明专利授权(ZL 94 1 07544.3);申报了发明专利4(00 1 14847.8, 00 1 30540.9, 00 1 18453.9,00 1 18452.0)

● 应用前景

  以本项目为基础完成了多项"九五"国家重点型号用润滑及防冷焊薄膜的研制, 已成功地应用于'风云二号'等型号任务,开辟了国产长寿命卫星采用物理气相沉积薄膜进行润滑及防止冷焊的新途径, 并使中国的空间机械润滑跻身于国际前列;已取得经济效益300万元以上。

● 代表性论文

1.丛秋滋著,《多晶二维X射线衍射》,1997, 科学出版社, 北京ISBN 7-03-005655-8

2.De-yang Yu, Jun-an Wang, Jin-lin OuyangVariations of properties of the MoS2 cosputtered and
 MoS2 -sputtered films after storage in moist airThin Solid Films, 1997, 293(1):15

工程与材料科学部、国际合作局 主办
数理科学部、化学科学部 协办