Page 144 - 《摩擦学学报》2021年第6期

第 6 期 马彦军, 等: Ag 2 S纳米粒子原位合成以增强PAI涂层机械和摩擦学性能 929

(a) (b) (c)

300 nm 300 nm 300 nm

(d) (e) (f)

1 μm 1 μm 1 μm

Fig. 2 FESEM morphologies of the nanocomposite coatings enhanced by in-situ synthesized Ag 2 S nanoparticles with
different mass fraction: (a) 0.0%; (b) 1.0%; (c) 3.0%; (d) 5.0%; (e) 7.0%; (f) 9.0%
图 2 不同含量原位合成Ag 2 S纳米粒子的纳米复合涂层FESEM形貌照片: (a) 0.0%；(b) 1.0%；
(c) 3.0%；(d) 5.0%；(e) 7.0%；(f) 9.0%

500 8 000
(a) Micro-hardness Elastic modulus 10 (b) 0.0% Loading
1.0%
400 6 000 8 3.0%
Micro-hardness/MPa 300 4 000 Elastic modulus/MPa Load/mN 6 4 7.0% Unloading
5.0%
9.0%
200
100 2 000 2

0 0 0
0% 1% 3% 5% 7% 9% 0 300 600 900 1 200 1 500 1 800
Mass fraction of Ag 2 S Displacement/nm

Fig. 3 Mechanical properties of the nanocomposite coatings enhanced by in-situ synthesized Ag 2 S nanoparticles:
(a) micro-hardness and elastic modulus; (b) load-displacement curves
图 3 原位合成Ag 2 S纳米粒子增强复合涂层的机械性能：(a) 显微硬度和弹性模量；(b) 载荷-位移曲线

性能进行测试，并以涂层开始发生破坏的临界载荷 和内部强度. 从上述结果可以看到，这些原位合成的
(L )作为定量评估依据，划痕测试破坏结果如图4所示. Ag S纳米粒子能够有效地增强纳米复合涂层的机械
c
2
不含Ag S纳米粒子的纯PAI涂层的临界载荷较低，为 性能，且增强效应对其含量和尺寸具有较大依赖性，
2
7.76±0.12 N[见图4(a)]. 原位引入Ag S纳米粒子后，纳 质量分数为5.0%时呈现均衡尺寸和双峰尺寸分布的
2
米复合涂层发生破损的临界载荷增加，Ag S纳米粒子 Ag S纳米粒子具有更优的增强效应.
2 2
质量分数为1.0%、3.0%、5.0%、7.0%和9.0%的纳米复合 对复合涂层动态热机械性能的分析可以评估原
涂层的临界载荷分别增至9.63±0.06、10.16±0.04、12.64± 位合成Ag S纳米粒子在不同温度下对涂层机械性能
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0.27、11.60±0.05和8.26±0.21 N[见图4(b~f)]. 显然，当 的影响，测试结果如图5所示. 从图5(a)可以看到，原位
Ag S纳米粒子质量分数为5.0%时，纳米复合涂层临界 合成Ag S纳米粒子的引入使得涂层玻璃态区域的储
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载荷最大，这就说明不同含量Ag S纳米粒子对涂层结 能模量(反映材料刚度)均有所增大. 纯PAI涂层的储能
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合强度和内部强度具有不同的增强效应，且Ag S纳米 模量值较低，为2 424 MPa. 随着Ag S纳米粒子质量分
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粒子质量分数为5.0%时，涂层具有最优异的结合强度 数从1.0%增至9.0%，纳米复合涂层的储能模量先升后