碳基復(fù)合薄膜抗月塵損傷設(shè)計(jì)及其摩擦學(xué)行為研究.pdf

1、空間月塵環(huán)境是人類月球探索經(jīng)?；虮仨毭鎸?duì)的特殊環(huán)境。目前，航天器系統(tǒng)中的許多機(jī)動(dòng)部件的可靠性嚴(yán)重受到月塵的威脅。類金剛石薄膜（diamond-like carbon films,簡稱DLC薄膜）和二硫化鉬薄膜因其優(yōu)異的摩擦學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于太空環(huán)境，但是，對(duì)于該類固體潤滑薄膜在月塵環(huán)境中的損傷和摩擦學(xué)行為的研究鮮有系統(tǒng)工作。本論文基于碳基固體潤滑復(fù)合薄膜的成分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用中頻磁控濺射技術(shù)成功制備了不同調(diào)質(zhì)周期的MoS2/DLC多層

2、固體潤滑薄膜。選用航天510所人工模擬合成的月塵作為三體磨粒，系統(tǒng)考察了MoS2/DLC多層固體潤滑薄膜在無塵和月塵環(huán)境下的摩擦學(xué)性能，明確了載荷、轉(zhuǎn)速、摩擦?xí)r長等因素對(duì)固體潤滑薄膜材料摩擦學(xué)性能的影響，深入分析并探討了MoS2/DLC多層薄膜在月塵環(huán)境中摩擦磨損機(jī)制，研究結(jié)果表明：
　　1.所制備的MoS2/DLC多層薄膜表面光滑、粗糙度小，截面均勻致密。通過機(jī)械性能和真空摩擦性能對(duì)比發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)調(diào)制周期數(shù)為2，即MoS2/DLC

3、-4L薄膜。
　　2.在真空無塵環(huán)境下，MoS2/DLC-4L薄膜的摩擦系數(shù)和磨損率隨著轉(zhuǎn)速的增加都呈現(xiàn)出先減小后增加的趨勢(shì)，而載荷對(duì)MoS2/DLC-4L薄膜的摩擦磨損影響并不顯著。在真空月塵條件下，MoS2/DLC-4L薄膜的摩擦系數(shù)在低載（3 N）和高載（10 N）下具有明顯的波動(dòng)，而在中載（5、7 N）下具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。磨損率無明顯規(guī)律，但在高載下薄膜失效。在施加載荷為7 N、轉(zhuǎn)速180 r/min時(shí)，MoS2/DLC

4、-4L薄膜的磨損率隨摩擦?xí)r間的增加呈指數(shù)降低的趨勢(shì)。初始磨損較高是由于表層（MoS2層）硬度低，易被月塵顆粒刮離；穩(wěn)定階段，DLC層作為承載層減緩磨損。
　　3.單層MoS2薄膜在真空月塵環(huán)境下磨損壽命短，這是由于薄膜自身硬度低的緣故；單層DLC薄膜由于黏著效應(yīng)導(dǎo)致其真空月塵下高摩擦系數(shù)。而MoS2/DLC-4L薄膜在真空月塵環(huán)境下不僅具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)（低至0.02），其磨損壽命也大大提高
　　4.在真空月塵環(huán)境下，隨著摩