不同摩擦副条件下二硫化钼薄膜的摩擦学性能研究.pdf

不同摩擦副条件下二硫化钼薄膜的摩擦学性能研究冯兴国，郑玉刚，汪科良，杨拉毛草，张凯锋，周晖（兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室，兰州730000）摘要：为了研究 MoS2-Ti 薄膜与 9Cr18 钢、W-DLC 和 DLC 薄膜的摩擦学行为，分别采用磁控溅射技术和等离子体增强化学气相沉积技术在 9Cr18 钢表面沉积了 MoS2-Ti 薄膜、W-DLC 和 DLC 薄膜。用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散谱仪（EDS）和 X 射线衍射仪（XRD）研究了薄膜的表面形貌、化学成分和相组成。利用纳米压痕仪和球-盘摩擦试验机对不同薄膜的纳米硬度和摩擦学性能进行了分析。研究结果表明，MoS2-Ti 薄膜与 DLC薄膜的摩擦因数和磨损率最小。相比 MoS2-Ti 薄膜与不镀膜的 9Cr18 钢球摩擦副，MoS2-Ti 薄膜与 W-DLC 薄膜摩擦副的摩擦因数和磨损率没有减小。MoS2-Ti 薄膜与 W-DLC 薄膜摩擦副的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损，与DLC 薄膜摩擦副的磨损机制为黏着磨损。摩擦副表面沉积 DLC 薄膜有助于降低 MoS2-Ti 薄膜的摩擦因数和磨损率。关键词：MoS2-Ti 薄膜；表面形貌；硬度；摩擦学性能中图分类号：O484文献标志码：A文章编号：10067086（2024）01003108DOI：10.12446/j.issn.1006-7086.2024.01.004Tribological Properties of MoS2-Ti Films Sliding Against Different Mating Materials in Dry SlidingFENG Xingguo，ZHENG Yugang，WANG Keliang，YANGLA Maocao，ZHANG Kaifeng，ZHOU Hui（Science and Technology on Vacuum Technology and Physical Laboratory,Lanzhou Institute of Physics,Lanzhou730000,China）Abstract：InordertostudythetribologicalbehaviorofMoS2-Tithinfilmsslidingagainst9Cr18steel,W-DLCandDLCthinfilms,MoS2-Ti，W-DLCandDLCfilmsaredepositedon9Cr18steelbymagnetronsputteringandplasmaenhancedchemicalvapordepositiontechnologyrespetively.Themorphology，compositionandphasestructureofthefilmsarecharac-terizedbySEM,EDSandXRD.ThehardnessandtribologicalpropertiesofMoS2-Tifilmsslidingagainst9Cr18steel，W-DLCandDLCareinvestigatedbyhardnesstesterandball-on-disctribometerrespectively.TheresultsshowthattheMoS2-TifilmsslidingagainstDLChavethelowestfrictioncoefficientandwearrateamongthesethreematingmaterials.ComparedtotheMoS2-Tifilmsslidingagainstthe9Cr18ball，MoS2-TifilmsandW-DLCfilmdoesnotreducethefrictioncoefficientandwearrate.ThewearmechanismofMoS2-TifilmsandW-DLCisadhesivewearandabrasivewear，whilethewearmecha-nismofMoS2-TifilmsandDLCisadhesivewear.Key words：MoS2-Tifilm；surfacemorphology；hardness；tribologicalproperty.0引言润滑薄膜被广泛地应用于航空航天、汽车、船舶等诸多工业领域以降低机械活动零部件的摩擦阻力和磨损率1-3。常用的固体润滑薄膜有软金属固体润滑薄膜（如铅、金和银4-6）、片层状固体润滑薄膜（如 MoS2与 WoS27-9）和碳基固体润滑薄膜（如类金刚石（DLC）和类聚合物碳（PLC）10-12）。在众多固体润滑薄膜中，MoS2薄膜和 DLC 薄膜的应用收稿日期：2023-09-16作者简介：冯兴国，高级工程师，主要从事耐磨和润滑薄膜研究。E-mail：引文信息：冯兴国，郑玉刚，汪科良，等.不同摩擦副条件下二硫化钼薄膜的摩擦学性能研究J.真空与低温，2024，30（1）：3138.FENGXG，WANGKL，etal.TribologicalpropertiesofMoS2-TifilmsslidingagainstdifferentmatingmaterialsindryslidingJ.VacuumandCryogenics，2024，30（1）：3138.第 30 卷第 1 期真空与低温2024年1月VacuumandCryogenics31较为成熟。MoS2为三明治结构，中间层的 Mo 原子通过共价键连接着两侧的 S 原子，层与层之间以弱范德华力相结合，结合强度显著低于共价键，因此具有良好的滑移性，能够起到减小摩擦的作用13-14。DLC 薄膜是由 sp2杂化键和 sp3杂化键混合组成的非晶碳膜，硬度和弹性模量高、摩擦系数低、可有效降低摩擦损耗15-17。MoS2薄膜和 DLC 薄膜与不同摩擦副材料的摩擦学性能已有大量的研究报道。Su 等18通过研究 MoS2-Cr 薄膜与 AISI1045 钢、AA6061 铝合金和铜合金的摩擦学性能发现，AISI1045 钢或 AA6061铝合金与 MoS2-Cr8%（质量百分数）薄膜对摩具有较好的耐磨性能，铜合金与 MoS2-Cr5%（质量百分数）薄膜对摩具有较低的摩擦因数和优异的耐磨损性能。Kao 等19研究了 MoS2-Cr 薄膜与铜球、钢球和陶瓷球的对摩。研究结果表明，MoS2-Cr8%薄膜与这三种摩擦副对摩均具有较低的摩擦因数和较长的润滑寿命。前期本团队20研究了 MoS2-Ti 薄膜与 GCr15 钢球、SiC 和 Al2O3陶瓷球的摩擦因数和磨损率，结果发现，MoS2薄膜与 SiC 陶瓷球的摩擦因数和磨损率最小，其次是与 Al2O3陶瓷球的，与 GCr15 钢球的摩擦因数和磨损率最大。曾群锋等21对比研究了 DLC 薄膜与 GCr15 钢球和 Si3N4球的摩擦学性能，发现 DLC 薄膜与 Si3N4球的摩擦因数显著小于与 GCr15 钢球的摩擦因数。孙建芳等22分别研究了 DLC 薄膜与 SiC、Si3N4、ZrO2和Al2O3摩擦副的摩擦学性能，结果表明，对摩后 SiC、Si3N4和 ZrO2球表面形成了较好的 DLC 转移膜，表现为轻微的磨粒磨损和黏着磨损，而与 Al2O3球的磨损比较严重。以上研究表明：（1）摩擦副材料显著影响 MoS2薄膜和 DLC 薄膜的摩擦学性能，选择合适的摩擦配副可降低薄膜的摩擦因数，延长润滑寿命；（2）MoS2薄膜或 DLC 薄膜与不同金属和陶瓷等对摩具有较低的摩擦系数，其主要原因是在摩擦对偶表面形成了转移膜。尽管如此，目前对 MoS2与DLC 相互摩擦的转移机制尚不明确，鉴于此，本文将对比研究掺钛的 MoS2薄膜与 9Cr18、W-DLC 和DLC 薄膜的摩擦学性能，为 MoS2与 DLC 薄膜对偶摩擦提供更多的应用借鉴。1试验1.1MoS2-Ti 薄膜制备选用单晶 Si（100）和 9Cr18 不锈钢作为基体材料，其中，用镀 MoS2-Ti 薄膜的 Si 片进行表面形貌和硬度分析，用镀 MoS2-Ti 的 9Cr18 片作摩擦学性能分析。镀膜前，对 35mm5mm 的 9Cr18 片进行预磨、抛光至表面粗糙度 Ra0.2m，然后依次在丙酮和无水乙醇中超声清洗 5min。用磁控溅射镀膜机制备 MoS2-Ti 薄膜。该设备有三个磁控靶，其中两个靶位安装纯度为 99.9%的 MoS2靶，另一个靶位安装纯度为 99.9%的 Ti 靶，工作气体为纯度 99.99%的 Ar，设备示意图如图 1 所示。对真空室抽气至压力低于 5103Pa 后，用 800eV 的 Ar+清洗基体 15min，开始镀膜。MoS2-Ti 薄膜制备参数为：MoS2靶和 Ti 靶的功率分别为 2.0kW 和 0.8kW；样品偏压为100V；镀膜时间为 60min，薄膜厚度约为 1.5m。Ti 靶MoS2 靶MoS2 靶磁控电源磁控电源磁控电源偏压电源抽气系统图 1多靶位磁控溅射镀膜设备示意图Fig.1Schematicdiagramofmulti-targetmagnetronsputteringcoatingequipment1.2W-DLC 和 DLC 薄膜制备用单晶 Si（100）片和 9Cr18 钢球作为基体材料。用镀 W-DLC 和 DLC 薄膜的 Si 片测试表面形貌和硬度，镀 W-DLC 和 DLC 的 9Cr18 钢球测试摩擦学性能。采用 PVD/PECVD 复合沉积设备（如图 2 所示）镀膜。对真空室抽气至压力低于 5103Pa 后，用离子源清洗基体 15min，然后用磁控溅射技术制备 Cr 过渡层，Cr 靶功率为 6.0kW，工作气体为Ar（纯度为 99.99%），沉积时间为 10min。最后采用磁控溅射和 PECVD 复合技术制备 W-DLC 和DLC 层。镀 W-DLC 薄膜时通过溅射 WC 靶（纯度为99.9%）进行 W 掺杂，利用脉冲直流电源离化乙炔（C2H2）气体。WC 靶功率为4.0kW，脉冲电压为800V，频率为 85kHz，Ar 和 C2H2流量分别为 180cm3/min和 60cm3/min。镀 DLC 薄膜时关闭 WC 磁控靶，其他参数和制备 W-DLC 薄膜的相同。W-DLC 和 DLC薄膜的厚度在 1.82.0m 之间。32真空与低温第30卷第 1 期WC 靶Cr 靶磁控电源磁控电源离子源偏压电源抽气系统图 2PVD/PECVD 复合沉积设备示意图Fig.2SchematicdiagramofPVD/PECVDcompositedepositionequipment1.3微观结构表征与性能评价采用日立高新技术公司 200FEG型扫描电子显微镜（FESEM）分析薄膜的表面形貌和元素组成。用日本岛津 D/MAX-2200型 X 射线衍射仪（XRD）分析 W-DLC 薄膜的相组成，以 CuK 为 X 射线光源，波长=0.154056nm，掠射角为 2，采样时间 2s，步长 0.05，扫描范围为 2090。用 CSMNHTS/N060146 型纳米压痕仪测试薄膜的硬度，MoS2-Ti 薄膜的测试加载力最大为 3mN，W-DLC 和 DLC 薄膜的最大加载力均为 4mN。为避免基体对薄膜硬度的影响，压入深度均小于膜厚的 1/7，每个样品测试 16 个点，剔除异常点后取平均值为测试硬度值。采用 AntonPaar 大气球盘摩擦试验机测试样品的摩擦学性能，测试条件为室温，相对湿度 50%左右，载荷 5N，摩擦半径为 12mm，转速为 500r/min。摩擦副分别为不镀膜、镀 W-DLC 和镀 DLC 薄膜的 9Cr18 钢球（直径为 8mm）。摩擦试验后用 TaylorHobson 公司生产的表面轮廓仪测试分析薄膜的磨痕截面和磨痕 3D 形貌。用FESEM、EDS 和 XPS 分析磨痕和磨斑的形貌和成分。采用式（1）计算磨损率：WR=DAPd（1）式中：WR为磨损率；P 为法向载荷；d 为滑动距离；A 为磨痕截面面积。2结果与讨论图 3（a）为 MoS2-Ti 薄膜的表面形貌。由图可知，MoS2-Ti 薄膜表面为颗粒状，颗粒尺寸为 5080nm。图 3（b）（e）是 MoS2-Ti 薄膜元素的面分布，检测到的元素有 Mo、S、Ti 和 O，均匀分布在样品表面，原子百分数分别为 31.2%、57.4%、8.3%和 3.1%。对应的 EDS 如图 3（f）所示，图中 Si 来自于基体材料，O 的来源为：（1）真空室内仍有来自空气中的残余氧，镀膜过程中残余氧参与反应而留存在薄膜之中；（2）薄膜样品在大气中存放时表面吸附的水蒸气以氧的形式被测出。1 m（f）SiTiMo和SC4Cps/eV200246810（a）（b）Mo（c）S（d）Ti（e）O图 3MoS2-Ti 薄膜的表面形貌及元素组成Fig.3SurfacemorphologyandelementalcompositionofMoS2-TifilmW-DLC 薄膜表面形貌及元素组成如图 4 所示。从图 4（a）可以看出，W-DLC 薄膜表面为颗粒状，颗粒尺寸约为 100nm，致密均匀。图 4（b）（d）是元素面分布和 EDS 谱图。由图可知，C 和 W 元素均匀分布在薄膜表面，原子百分数分别为 67.2%和32.8%。图 5 是 DLC 薄膜的表面形貌和 C 元素面分布：DLC 薄膜表面平整光滑，其表面光滑度和致密性均显著优于 W-DLC 薄膜。冯兴国等：不同摩擦副条件下二硫化钼薄膜的摩擦学性能研究33CWWW（d）23Cps/eV10024681210WW（a）（b）C（c）W1 m图 4W-DLC 薄膜的表面形貌及元素组成Fig.4SurfacemorphologyandelementalcompositionofW-DLCfilm1 m（a）（b）C图 5DLC 薄膜的表面形貌及元素分布Fig.5SurfacemorphologyandCelementofDLCfilmW-DLC 薄膜的 X 射线衍射谱如图 6 所示。从 薄 膜 表 面 检 测 到了 WC（001）、WC（100）和W2C（200）衍射峰。2030405060708090020406080100120140160180200W2C（200）WC（100）强度/（个/s）角度 2/（）WC（001）图 6W-DLC 薄膜的 XRD 图谱Fig.6XRDpatternofW-DLCfilm从图中可以看出，衍射峰较宽，这是由于 W-DLC 薄膜中不但有非晶 C，还有 W 与 C 形成的 WC和 W2C 纳米晶21。图 7 是 9Cr18 钢球表面镀膜前后的 3D 表面形貌。未镀膜 9Cr18 钢球表面机械加工痕迹比较明显，有许多微小的凸起和凹坑，如图 7（a）所示。表面镀覆 DLC 薄膜后，机械加工痕迹显著减轻，表面变得光滑，如图7（b）所示。原因是，在镀膜前的等离子体清洗过程中，高能 Ar 离子轰击去除了部分机加形成的毛刺和黏附物。图 8 是不同样品的纳米压入硬度。MoS2-Ti 薄膜的纳米压入硬度为 4.2GPa，W-DLC 和DLC 薄膜的硬度分别为 13.3GPa 和 24.5GPa。在这三种薄膜中，MoS2-Ti 薄膜为软膜，DLC 薄膜为高硬度碳基薄膜，而 W-DLC 薄膜为中等硬度的碳34真空与低温第30卷第 1 期基薄膜。本文中掺钨 DLC 薄膜（W-DLC）的硬度低于没有掺杂的DLC 薄膜的硬度，这是因为WC 和WC2相的形成降低了非晶碳中的 C 配位原子数，使薄膜中 sp3键含量减少，sp2键含量增大所造成的23-24。20 00010 00003.252.752.251.75mmmmnm1.250.750.25321020 000010 000000.51.01.5mm（a）未镀膜 9Cr18 钢球（b）镀 DLC 薄膜的 9Cr18 钢球nmmm2.02.53.00.51.01.52.02.53.0图 7镀膜前后 9Cr18 钢球的 3D 表面形貌Fig.73Dsurfacetopographyof9Cr18steelballbeforeandaftercoating051015202530DLCW-DLC硬度/GPa薄膜样品MoS2-Ti图 8不同薄膜样品的纳米压入硬度Fig.8Nanoindentationhardnessofdifferentfilmsamples图 9 是 MoS2-Ti 薄膜与不同摩擦副的摩擦因数随转动圈数的变化曲线。图 9 中黑色曲线是MoS2-Ti 薄膜与 9Cr18 钢球的摩擦曲线，可以看出，起始阶段摩擦因数较高，为 0.050.12，8000r 之后，降低至 0.10 以下。红色曲线是 MoS2-Ti 薄膜与镀W-DLC 薄膜钢球的摩擦曲线，摩擦因数在 0.050.10 之间，且随着滑动圈数的增加缓慢增大。蓝色曲线是 MoS2-Ti 薄膜与镀 DLC 薄膜钢球的摩擦曲线，平均摩擦因数在三者中最小（0.07），并较为平稳。摩擦因数的大小和平稳性与摩擦配副材料、表面粗糙度以及能否形成良好的转移膜均有关系。MoS2-Ti 薄膜与镀 DLC 薄膜钢球间的摩擦因数较低是两方面因素造成的，一是在钢球表面镀 DLC薄膜有助于降低钢球表面粗糙度，如图 7 所示；二是 DLC 薄膜自身具有减摩性能25。MoS2-Ti 薄膜与镀 W-DLC 薄膜钢球摩擦因数较大的原因是摩擦过程产生了大量的磨屑，说明 MoS2-Ti 薄膜不易在 W-DLC 薄膜表面形成转移膜。图 10 是 MoS2-Ti 薄膜与不同摩擦副摩擦后的3D 磨痕形貌图。010 000300 0050 00070 00000.050.100.150.200.25摩擦因数转数/r9Cr18W-DLCDLC图 9MoS2-Ti 薄膜与不同摩擦副材料的摩擦因数随转动圈数的变化Fig.9ChangecurveoffrictioncoefficientofMoS2-Tifilmanddifferentfrictionpairmaterialswiththenumberofturns000.51.01.52.02.53.0006 10032104 30032100.51.01.52.0mm（a）9Cr18 钢球（b）9Cr18 钢球表面镀 W-DLC 薄膜（c）9Cr18 钢球表面镀 DLC 薄膜mmnmnmnmmmmm00.51.01.52.02.53.003 3003210mmmm2.53.0图 10MoS2-Ti 薄膜与不同摩擦副对摩后的 3D 磨痕形貌图Fig.103DimageofweartrackforMoS2-Tifilmslidingagainstdifferentfrictionpairmaterials冯兴国等：不同摩擦副条件下二硫化钼薄膜的摩擦学性能研究35从图 10 可知，MoS2-Ti 薄膜与镀 W-DLC 薄膜钢球的磨痕宽度最大，磨痕边缘出现了大量的堆积物。MoS2-Ti 薄膜与镀 DLC 薄膜钢球的磨痕深度和宽度显著小于与 9Cr18 钢球的。图 11 是 MoS2-Ti 薄膜与不同摩擦副对摩后的磨痕断面轮廓。由图可知，MoS2-Ti 薄膜与 9Cr18、W-DLC 和 DLC 对摩 后 的 磨 痕 深 度 分 别 约为 1100nm、1500nm和 800nm，其中，MoS2-Ti 薄膜与 W-DLC 对摩后的磨痕深度接近 MoS2-Ti 薄膜的膜厚，表明，MoS2-Ti薄膜与 W-DLC 对摩后出现了严重的磨损。用表面轮廓仪自带的软件计算出图 11 中 MoS2-Ti 薄膜与不同摩擦副对摩后的磨痕平均截面积，再根据式（1）分别计算出磨损率，分别为 5.1107mm3/Nm，9.8107mm3/Nm 和 2.9107mm3/Nm。MoS2-Ti 薄 膜与表面镀 DLC 薄膜的钢球对摩后的磨损率比与9Cr18 钢球对摩后的磨损率降低了约 70%，但钢球表面镀 W-DLC 薄膜并未降低 MoS2-Ti 薄膜的磨损率，反而使磨损率升高了约 90%。1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.02 5002 0001 5001 0005000500磨痕深度/nm磨痕宽度/mmMoS2/DLCMoS2/9Cr18MoS2/W-DLC图 11MoS2-Ti 薄膜与不同摩擦副对摩后的磨痕断面 2D 轮廓Fig.112Dcross-sectionalprofileofweartrackforMoS2-Tifilmslidingagainstdifferentfrictionpairmaterials用扫描电镜对磨损表面进行了观察，如图 12所示。（c）CrCr2Cps/eV100246810（f）CrCrTiTiSMoFeFeSMoWWW WW2Cps/eV10024681210（a）100 m（b）Wear debrisZon1Transfer film200 m（d）Wear debrisTransfer filmZone 2（e）200 m（g）100 m（h）Transfer filmWear debris200 m100 m图 12MoS2-Ti 薄膜与不同摩擦副对摩后的磨损表面形貌与 EDS 图Fig.12WearsurfacemorphologyandEDSofMoS2-Tifilmanddifferentfrictionpairmaterials从图 12（a）可以看出，MoS2-Ti 薄膜与 9Cr18 钢球对摩后的磨痕中有轻微的犁沟，两边有少量磨屑。图 12（b）是对应的 9Cr18 钢球表面的磨斑。磨斑中间形成了一层致密的转移膜，四周堆积了大量的磨屑。EDS 分析发现，磨屑的主要成分为 MoS2-Ti 薄膜的组成元素 Mo、S 和 Ti，如图 12（c）所示，说明磨损主要发生在 MoS2-Ti 薄膜上，钢球未发生明显磨损。这是因为钢球的硬度远大于 MoS2-Ti 薄膜，36真空与低温第30卷第 1 期同时在钢球表面形成了 MoS2转移膜。图 12（d）是MoS2-Ti 薄膜与镀 W-DLC 薄膜 9Cr18 钢球对摩后的磨痕，可以看出，磨痕处有明显的犁沟和黏着物，磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损。图 12（e）是对应的镀 W-DLC 薄膜的 9Cr18 钢球表面的磨斑，磨斑周围出现大量的磨屑，导致形成的转移膜疏松且不连续。对钢球磨屑成分进行的 EDS 分析表明，磨屑的主要成分是 MoS2-Ti 薄膜的组成元素 Mo、S和 Ti，少量 W 和 C 来自于 W-DLC 薄膜，Fe 和 Cr为基体元素，如图 12（f）所示。可见，在 MoS2-Ti 薄膜与镀 W-DLC 的 9Cr18 钢球对摩过程中，MoS2-Ti薄膜表面发生了磨损。MoS2-Ti 薄膜与 W-DLC 对摩的磨损比与 9Cr18 钢球对摩的磨损严重，这是因为在 W-DLC 表面未形成良好的 MoS2转移膜。MoS2-Ti 薄膜与镀 DLC 薄膜 9Cr18 钢球对摩后的磨痕较浅，磨痕中有少许黏着物，如图 12（g）所示，其磨损机制为黏着磨损。图 12（h）是对应的镀DLC 薄膜 9Cr18 钢球表面的磨斑。从图中可以看出，磨斑周围的磨屑较少，且在钢球表面形成了连续致密的转移膜，良好的转移膜是该摩擦副具有低摩擦因数和磨损率的主要因素26。用 XPS 对转移膜进行的分析表明，转移膜的主要成分是 Mo 和 S及少量的 O 和 C。O 来源于大气，C 来自空气中的污染碳及 DLC 薄膜，如图 13 所示。由此可说明，钢球表面形成的转移膜主要是 MoS2，这是因为DLC 薄膜的硬度是 MoS2-Ti 薄膜的约 6 倍，在这种摩擦副中，MoS2更易形成转移膜。120010008006004002000020 00040 00060 00080 000100 000120 000140 000结合能/eV强度/（个/s）Auger linesO 1sMo 3pMo 3dS 2pMo 4pC 1s图 13MoS2-Ti 薄膜与镀 DLC 薄膜的 9Cr18 钢球对摩后磨斑的 XPS 全谱Fig.13XPSsurveyspectraofthewearscarforMoS2-Tifilmslidingagainst9Cr18ballwithDLCfilm.3结论（1）DLC 薄膜表面光滑致密，具有较高的硬度；当在 DLC 薄膜中掺杂一定量的 W 之后，W 与 C 形成了 WC 和 W2C 纳米晶，薄膜硬度比不掺杂的 DLC的低。（2）MoS2-Ti 薄膜与 9Cr18 钢球、W-DLC 薄膜和 DLC 薄膜对摩后的磨损率分别为 5.1107mm3/Nm、9.8107mm3/Nm 和2.9107mm3/Nm。MoS2-Ti 薄膜与 DLC 薄膜对摩的磨损率比与 9Cr18 钢球对摩的磨损率降低了约 70%。摩擦副表面镀 DLC薄膜有助于降低 MoS2-Ti 薄膜的摩擦因数和磨损率。（3）MoS2-Ti 薄膜与不同摩擦副的磨损机制不尽相同，与 9Cr18 钢球的磨损机制主要为磨粒磨损，与 W-DLC 的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损，而与 DLC 的磨损机制为黏着磨损。参考文献：胡瑞，陈威，许春霞.摩擦表面定域润滑研究进展及发展趋势 J.表面技术，2022，51（11）：153163.1李建亮.宽温域固体润滑材料及涂层的高温摩擦学特性研究 D.南京：南京理工大学，2009.2刘泊天，张静静，高鸿，等.空间用润滑材料研究进展 J.材料导报，2017，31：290306.3白越，黄敦新.Ag 膜在干摩擦、油和脂润滑下的摩擦学性能研究 J.润滑与密封，2011，36（8）：710.4陈杰，宋惠，郑子云，等.Ag 含量对 NiMoAl基涂层宽温域自润滑性能的影响 J.中国有色金属学报，2019，29（11）：25012507.5卢建红，旷亚非.铅锡合金镀层的润滑减摩性能研究 J，材料导报，2007，40（9）：12-14.6林冠宇，王淑荣，王立朋.MoS2基复合薄膜润滑球轴承在真空环境下的摩擦性能研究 J.摩擦学学报，2008，28（4）：377380.7李忠建，肖金涛，鞠鹏飞，等.铝合金不同氧化处理工艺对其表面溅射 MoS2膜层耐磨性的影响 J.表面技术，2020，49（12）：2329.8张伟冰，祝俊，王权.低温氧等离子体处理对单层二硫化钼薄膜表面性质影响的研究 J.真空科学与技术学报，2017，37（10）：10031007.9赵蒙，周晖，刘兴光，等.真空下载荷对 a-C：H 超润滑薄膜的摩擦学性能影响研究 J.真空与低温，2021，27（3）：224230.10陈文刚，葛世荣，张涌海.低温化学气相沉积两种 DLC 膜的摩擦性能研究 J.功能材料，2012，43（6）：688691.11钟航，王永坤，秦洪，等.TiN与 DLC涂层在船用低速柴油机柱塞上的应用研究 J.材料保护，2022，55（5）：12冯兴国等：不同摩擦副条件下二硫化钼薄膜的摩擦学性能研究372934.ZENGC，PUJB，WANGHX，etal.Influenceofmi-crostructureontribologicalpropertiesandcorrosionresis-tanceofMoS2/WS2filmsJ.CeramicsInternational，2020，46（9）：1377413783.13GAOXM，HUM，SUNJY，etal.ResponseofRF-sput-teredMoS2compositefilmstoLEOspaceenvironmentJ.Vacuum，2017，144：7279.14BAYONR，IGARTUAA，GONZALEZJJ，etal.Influ-enceofthecarboncontentonthecorrosionandtribocorro-sion performance of Ti-DLC coatings for biomedicalalloyJ.Tribol.Int.，2015，88：115125.15DALIBEL，MOREIRARD，HEIMD，etal.SoftandthickDLCdepositedonAISI316Lstainlesssteelwithnitridingaspre-treatmenttestedinseverewearconditionsJ.Dia-mondandRelatedMaterials，2020，106：107881.16曾群锋，曹倩，ERDEMIRALI，等.类金刚石膜超低摩擦行为的研究进展 J，表面技术，2018，31（4）：1-19.17SU Y L，KAO W H.Tribological behaviour and wearmechanism of MoS2-Cr coatings sliding against variouscounterbodyJ.Tribology International，2003，36（1）：1123.18KAOWH，SUYL.OptimumMoS2-Crcoatingforsliding19against copper，steel and ceramic ballsJ.Materials Sci-enceandEngineering：A，2004，368（1/2）：239248.FENGXG，ZHOUH，ZHENGYG，etal.Tribologicalbe-haviorandwearmechanismofTi/MoS2filmsdepositedonplasmanitridedCF170steelslidingagainstdifferentmat-ingmaterialsJ.Vacuum，2021，194：110623.20曾群锋，董光能，于飞，等.Si3N4球/DLC 膜摩擦副在真空环境下的摩擦学行为研究 J.真空科学与技术学报，2014，34（11）：11841191.21孙建芳，唐邕涛，苏峰华，等.钛合金表面 DLC 薄膜的制备及其与不同材料配副的摩擦学性能研究 J.摩擦学学报，2021，41（6）：953963.22侯惠君，李洪武，林松盛，等.掺钨类金刚石膜的制备与性能研究 J.广东有色金属学报，2006，16（3）：184-187.23薛群基，王立平.类金刚石碳基薄膜材料 M.北京：科学出版社，2012：80-81.24XUP，CAOXQ，ZHANGML，etal.Frictionandwearbe-haviorsofdifferentDLCfilmsslidingagainstSiCandSi3N4ballsunderhighrelativehumidityJ.Diamond&RelatedMaterials，2020，108（1）：107977.25杨保平，薛勇，张斌，等.MoS2薄膜摩擦磨损性能及摩擦微观机制研究 J.材料科学，2017，7（3）：403412.26（责任编辑：任妮）38真空与低温第30卷第 1 期