Page 43 - 《摩擦学学报》2021年第5期

632 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

(a) (b)
60 60
I II
50 Mo 50 Mo
Atom fraction/% 40 S Atom fraction/% 40 O S

30
30
20
Ti O 20 Ti
10 10
Fe Fe
0 0
0 20 40 60 80 100 0 50 100 150 200 250 300 350
Sputtering time/min Sputtering time/min

Fig. 5 Depth profile of the atomic concentrations of Mo, S, O, Ti and Fe: (a) before AO irradiation ; (b) after AO irradiation
图 5 Mo, S, O, Ti 和 Fe元素的浓度随Ar 累计溅射时间的变化曲线:(a)原子氧辐照前; (b)原子氧辐照后
+
50
50
45 Mo3d 0~50 min 45
40
40 35
Intensity/10 2 a.u. 30 Intensity/10 2 a.u. 30
35
25
25
20
20
15
10 15
10
50 5
Mo3d 280~380 min
0 0
240 238 236 234 232 230 228 226 224 238 236 234 232 230 228 226 224
Binding energy/eV Binding energy/eV

Fig. 6 Profile spectra of Mo3d after AO irradiation (equal time intervals of 5 min and 10 min for
left and right spectrum, respectively)
图 6 原子氧辐照后Mo (Mo3d5/2和Mo 3d3/2)深度剖析曲线(左图和右图每次采谱等时间间隔分别是5和10 min)
35
Ti2p 0~50 min Ti2p 280~380 min
20
30
25
15 20
Intensity/10 2 a.u. 10 Intensity/10 2 a.u. 15

10
50
50
0 0
468 466 464 462 460 458 456 454 452 468 466 464 462 460 458 456 454 452
Binding energy/eV Binding energy/eV

Fig. 7 Profile spectra of Ti2p after AO irradiation (equal time intervals of 5min and 10 min for left and right spectrum, respectively)
图 7 原子氧辐照后Ti (Ti2p3/2和Ti2p1/2)深度剖析曲线(左图和右图每次采谱等时间间隔分别是5和10 min)

2p峰开始向低结合能端扩展，说明了低价钛氧化物 发生氧化反应形成致密的TiO ，而没有对MoS 造成影
2
2
(如Ti O ，TiO)的含量增加并接近AO辐照前的Ti2p峰 响. 由此可以证明提升薄膜的致密度，减少薄膜的缺
2
3
形. 按照溅射速率3 nm/min计算，原子氧的氧化作用 陷是提升MoS -Ti复合薄膜抗原子氧侵蚀性能的1个
2
[13]
深度约在850 nm. 在长期的高能原子氧辐照过程中， 重要方向 .

原子氧不仅会与表面的物质发生氧化作用，还能通过 2.4 摩擦学性能
扩散不断进入薄膜内部而与低价的不稳定钛氧化物 图8所示为原子氧辐照前和辐照后MoS -Ti复合
2
-3
发生氧化反应. 在薄膜内部，原子氧与低价钛氧化物 薄膜的真空摩擦系数曲线(测试真空度优于5×10 Pa，