Page 159 - 摩擦学学报2025年第10期

1556 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

2.5 MoS -10%TiNb薄膜的自修复机理探究 境(1)下的摩擦轨道，其内部及周围堆积的磨屑中出现
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为了进一步探究MoS -10%TiNb复合薄膜的摩擦 较为强烈的O元素信号(原子分数为11.4%)，这表明
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学性能恢复机理，设计了4组对比试验，分别为(1)大气 MoS 在空气中会发生较为明显的氧化，而且氧化过
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环境中摩擦30 min (Air)，(2)真空环境中摩擦30 min 程主要发生在摩擦磨损的位置，而不仅仅是薄膜表
(Vacuum)，(3)大气环境中摩擦30 min后再真空中摩擦 面；在真空条件(2)下摩擦轨道内的O元素分布与轨道
30 min (Air-Vacuum)，(4)真空环境中摩擦30 min后再 外部薄膜一致，氧的原子分数仅为6.2%，表明真空条
大气中摩擦30 min (Vacuum-Air)；用于研究大气-真空 件下薄膜摩擦磨损过程中基本上不会发生氧化. 值得
交变条件下摩擦过程和摩擦机理. 注意的是，在经过大气-真空(3)交变条件摩擦时，轨道
首先对4组条件下摩擦轨道形貌和O元素分布进 内部的O原子分数为9.4%，相比于单一大气条件下的
行了表征，结果如图9(a)所示. 可以看出，在大气环境 氧原子分数有了明显下降，这可能是因为在再次进入
中摩擦后的轨道粗糙，而且轨道周围聚集了大量的磨 真空条件下的摩擦过程中，诱导产生了MoS ，将氧化
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屑；在真空环境中摩擦后的轨道内部光滑，周围基本 的硬质颗粒包裹，使得摩擦系数降低，摩擦学性能得
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没有出现磨屑；在大气-真空条件或者真空-大气条件 到了恢复 . 在真空-大气(4)交变条件下，轨道内的氧
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下摩擦之后的轨道表面均出现较为明显的犁沟现象 ， 信号也较为明显，氧原子分数与大气-真空(3)交变条
表明空气循环条件下出现磨粒磨损，这可能是由于 件接近，这是因为在大气条件下摩擦之后再次生成了
MoS 在空气摩擦过程中易发生氧化，变为硬质的 氧化物.
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MoO ，使得轨道内部变得较为粗糙. 利用SEM-EDS分 为了进一步验证MoS -10%TiNb薄膜的自修复机
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析了对应表面的O元素分布，可以看出，对于大气环 理，对摩擦轨道内部、对偶钢球转移膜和磨屑进行了
(a) Air Vacuum Air-Vacuum Vacuum-Air

100 μm 100 μm 100 μm 100 μm

O: 11.4% O: 6.2% O: 9.4% O: 9.9%

100 μm 100 μm 100 μm 100 μm
(b) Wear tracks (c) Transfer films (d) Wear debris
MoS 2 MoS 2
Air Air MoS 2 Air
Vacuum
Vacuum Vacuum Air-Vacuum
Air-Vacuum
Intensity/a.u. Vacuum-Air Intensity/a.u. Vacuum-Air Intensity/a.u.
Air-Vacuum
Vacuum-Air

200 400 600 800 1 000 1 200 200 400 600 800 1 000 1 200 200 400 600 800 1 000 1 200
Raman shift/cm −1 Raman shift/cm −1 Raman shift/cm −1

Fig. 9 (a) Friction tracks morphology and the corresponding O element distributions; (b) Raman spectra in the friction tracks,
(c) Raman spectra of the transfer film on the surface of the steel ball, and (d) the Raman spectra of the wear debris of
MoS 2 -10%TiNb composite films under air, vacuum, air-vacuum and vacuum-air conditions
图 9 MoS 2 -10%TiNb复合薄膜在大气、真空、大气-真空和真空-大气条件下的(a) 摩擦轨迹形貌和对应的表面O元素分布；
(b) 摩擦轨道内的拉曼光谱，(c) 对偶钢球表面转移膜的拉曼光谱和(d) 磨屑的拉曼光谱