過渡族金屬硫、硒化物納米材料的制備及摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬硫、硒化物MX2(M=Mo、W、Nb、Ta；X=S、Se)作為固體潤滑劑，得到了廣泛應(yīng)用。但由于其晶體邊緣不飽和的懸掛鍵具有化學(xué)活性，在摩擦過程中容易黏附到金屬表面和被氧化，使其摩擦學(xué)性能急劇降低，這種現(xiàn)象在潮濕的氣氛中尤其嚴(yán)重。而獨(dú)特閉合結(jié)構(gòu)的MX2(M=Mo、W、Nb、Ta；X=S、Se)納米材料(納米顆粒、納米線、納米管/束)，結(jié)構(gòu)上消除了懸掛鍵的存在，提高了化學(xué)穩(wěn)定性，對降低摩擦磨損具有重要意義，在摩擦學(xué)上將有

2、廣闊的應(yīng)用前景。 本文主要對過渡族金屬硫、硒化物MX2(M=Mo、W、Nb、Ta；X=S、Se)型納米材料的制備工藝和摩擦學(xué)性能等問題進(jìn)行了初步探索。主要研究內(nèi)容包括： (1)以多孔氧化鋁為模板，在氧化鋁納米孔洞中生成WS2和MoS2納米管。用單質(zhì)S粉分別和Nb、Ta金屬粉末在密封石英管內(nèi)加熱，通過固相反應(yīng)合成了大量Nbs2和TaS2納米線(束)。對所合成的納米材料分別用FEM、SEM、EDS、XRD等測試手段進(jìn)行表面形

3、貌和結(jié)構(gòu)成分的表征。另外，用直接熱分解鉬酸銨鹽的方法得到了板狀納米結(jié)構(gòu)-Mos2。 (2)將單質(zhì)Se粉分別和Mo、W金屬粉末密封在石英管內(nèi)，在高溫箱式爐中加熱，通過固相反應(yīng)合成了大量的MoSe2和WSe2納米片。將單質(zhì)Se粉分別與W、Nb金屬粉末在高能球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行球磨，然后在管式爐內(nèi)加熱，在Ar和N2混合氣氛下反應(yīng)生成了大量的WSe2、NbSe2納米線和納米富勒烯顆粒。對所合成的納米材料分別用TEM、SEM、EDS、XRD等方法

4、進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、形貌和成分的測試和表征。 (3)分別以NbS2和WSe2為例，對一維硫化物和零維硒化物納米材料的生長過程及影響其結(jié)晶生長的環(huán)境因素，如反應(yīng)溫度、保溫時間、降溫速率、氣體流量、過硒系數(shù)等反應(yīng)條件進(jìn)行了簡單討論，并對一維MX2納米材料的生長機(jī)制給出了合理解釋。 (4)用原子力顯微鏡(AFM)的側(cè)向力模式(LFM)評價了MoS2和WS2管狀結(jié)構(gòu)的納米摩擦學(xué)行為。將NbS2、TaS2納米線作為潤滑油添加劑，在MS-T

5、3000摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了摩擦性能測試。將MOSe2納米片、WSe2和NbSe2納米顆粒分別作為潤滑油添加劑，添加在不同的基礎(chǔ)油中，在UMT-2多功能摩擦試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了不同條件、不同運(yùn)動形式的摩擦學(xué)試驗(yàn)，對硒化物納米材料的摩擦學(xué)行為進(jìn)行了初步探討。 (5)通過對添加MX2納米級固體添加劑的潤滑油的摩擦性能試驗(yàn)，初步探討了含有MX2納米級固體添加劑的潤滑油的摩擦機(jī)制，其優(yōu)異的摩擦性能可能歸結(jié)于MX2納米材料獨(dú)特的閉合結(jié)構(gòu)，潤滑