Page 100 - 摩擦学学报2025年第8期

1198 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

F为摩擦过程中样品承受的载荷(N)，m为样品摩擦前 度的上升，避免有机树脂和固体润滑剂的结构被热损
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后的质量损失(mg)，ρ为样品密度(mg/mm )，样品密度 坏；其次，煤油具有较高的表面能且PAI粘结剂亲油性
列于表2中. 磨损率结果如图4(c)所示，MoS /石墨基粘 好，煤油易于在涂层上铺展一定厚度的油膜，形成类
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−6 3
结固体润滑涂层磨损率为2.2×10 mm /(N·m)，MoS 似边界润滑的状态，在一定程度上避免了涂层和对偶
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−6
基粘结固体润滑涂层磨损率为2.9×10 mm /(N·m)，石 材料的直接接触 [23-24] ；再者，涂层中少量的孔隙可以储
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−6
墨基粘结固体润滑涂层的磨损率为1.5×10 mm /(N·m)， 存一定量的航空煤油，在摩擦过程中的载荷作用下及
−4 3 [25]
316L的磨损率为8.6×10 mm /(N·m)，约为涂层的300~ 时溢出以对表面油膜进行补充 .
600倍. 由此可见，3种涂层具有优异的减摩抗磨能力，其 而以石墨为固体润滑相的石墨基粘结固体润滑
中石墨基粘结固体润滑涂层的摩擦学性能最为优异. 涂层在航空煤油中的减摩耐磨性，比以MoS 为主要
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润滑相的MoS /石墨基粘结固体润滑涂层和MoS 基粘
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表 2 3种粘结固体润滑涂层和316L的密度 结固体润滑涂层更好，主要原因在于烷烃分子可以有
Table 2 Densities of three bonded solid lubricating
序地排列在石墨分子表面，但排列在MoS 分子表面
coatings and 316L 2
的烷烃分子无序度较高，没有特定的方向，因此烷烃
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Sample Density of the sample/(mg/mm )
MoS 2 /graphite-based bonded 分子在石墨表面滑动的能垒较低，导致石墨/烷烃分子
1.96
[26]
solid lubricating coating 界面比MoS /烷烃分子界面的剪切应力低 . 与此同
MoS 2 -based bonded solid 2
2
1.91 时，石墨悬空sp 杂化碳上的孤电子对能够对烷烃分子
lubricating coating
Graphite-based bonded solid 产生一定的吸附作用 [27-28] ，既增大了与煤油的接触面
1.58
lubricating coating
[22] 积，又弱化了石墨片层间悬键产生的阻力，因而能够
316L 7.98
进一步降低其剪切力. 另外，石墨上的孤电子对对烷

MoS /石墨基粘结固体润滑涂层摩擦学性能之所 烃分子的吸附作用同样是MoS /石墨基粘结固体润滑
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以优异，是因为MoS 和石墨都具有层状的六方晶体 涂层和石墨基粘结固体润滑涂层与航空煤油的接触
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结构，层间较弱的范德华力远小于同一原子层内的共 角小于MoS 基粘结固体润滑涂层的内在原因(图2).
2
[19]
价键，因此在剪切应力的作用下容易发生层间滑移 ， 此外，本文中对涂层摩擦后的微观形貌进行了表征，
进而降低摩擦系数. 在航空煤油中，液体介质协同会 图5(a~c)所示为3种涂层磨痕表面形貌的OM照片，可
进一步改善摩擦界面的减摩耐磨性能，主要体现在以 见，MoS /石墨基粘结固体润滑涂层表面出现了较为
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下几个方面：首先，煤油可以有效阻止摩擦过程中温 连续的条带状润滑膜，每条润滑膜条带的宽度约为21~
(a) (b) (c)

Lubrication film
Pit
Lubrication film
200 µm 200 µm 200 µm

(d) (e) (f)

40 µm 40 µm 40 µm

Fig. 5 OM and SEM micrographs of worn surfaces of coatings: (a, d) MoS 2 /graphite-based bonded solid lubricating coating;
(b, e) MoS 2 -based bonded solid lubricating coating; (c, f) graphite-based bonded solid lubricating coating
图 5 涂层磨损表面的OM和SEM照片：(a, d) MoS 2 /石墨基粘结固体润滑涂层；(b, e) MoS 2 基粘结固体润滑涂层；
(c, f)石墨基粘结固体润滑涂层