| 新型空间滑动电接触材料的制备与摩擦学性能的研究 | |
| 谢博华 | |
| Thesis Advisor | 陈建敏 |
| 2018-05-28 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工学硕士 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 磁控溅射技术 低温沉积 Au薄膜 MoS2/Ti薄膜 载流摩擦磨损 Magnetron Sputtering Technology Low-Temperature Deposition Au Film MoS2/Ti Film Current-Carrying Friction and Wear |
| Abstract | 近年来，随着我国航天技术的快速发展，对导电滑环等滑动电接触部件的性能要求越来越高。然而传统电镀金基滑动电接触材料存在摩擦系数高，寿命不足等问题，影响航天器的在轨运行，因此迫切需要设计和研发具有低摩擦、高耐磨、长寿命的滑动电接触摩擦副材料。基于此，本论文从原材料和新材料两方面展开研究：一方面利用磁控溅射技术制备Au薄膜，研究了溅射电流、基底温度等沉积工艺对薄膜结构和性能的影响，阐述了薄膜的生长机制与结构、性能间的联系；另一方面研究了Au/硬脂酸钾和MoS2/Ti复合薄膜两种新材料在真空载流下的摩擦学行为以及摩擦磨损失效机制，为滑动电接触摩擦副的设计和材料的选择提供一定的技术积累。论文所获得的主要研究结果如下： 1. 利用磁控溅射技术在低溅射电流和低基底温度下沉积的Au薄膜具有优异的机械性能和摩擦学性能，主要是由于“低迁移和慢生长”的生长机制使薄膜具有低粗糙度、高致密度、小晶粒尺寸和高择优的(111)易滑移面，提高了薄膜的硬度和膜基结合力，增强了薄膜的抗粘着和抗磨损能力；在低温低电流时，高基底偏压下制备的薄膜具有优异的摩擦学性能，这主要归因于高度择优的(111)晶面；Au薄膜的摩擦寿命随着表面粗糙度的增大而明显变短，在较低的粗糙度下，薄膜具有较佳的摩擦学性能。 2. 利用浸渍法在Au薄膜表面制备了一层硬脂酸钾膜，发现硬脂酸钾软质层在保证稳定的接触电流下，能够明显降低薄膜在真空载流下的摩擦系数和磨损率。 3. 利用磁控溅射技术制备了MoS2/Ti复合薄膜，相比电镀Au涂层，其在真空载流下具有更低的摩擦系数、更低的磨损率和更稳定的接触电阻。此外，系统研究了MoS2/Ti薄膜在固定载荷变电流，固定电流变载荷等条件下的真空载流摩擦学行为和摩擦磨损失效机制，结果发现：在小载荷下，由于接触界面不充分，气体容易发生电离，导致电磨损主导下的电弧侵蚀和热效应加剧，严重影响了薄膜的载流摩擦学性能，因此薄膜对电流的耐受性较差；在大载荷下，接触界面较充分，机械磨损占主导作用，电弧侵蚀和热效应对薄膜的破坏程度较小，因此薄膜对电流的耐受性较强；基于以上结论，可以从加大载荷和优化触头接触面积来考虑滑动电接触摩擦副的设计。 |
| MOST Discipline Catalogue | 工学 |
| Pages | 91 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/27359 |
| Collection | 中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 谢博华. 新型空间滑动电接触材料的制备与摩擦学性能的研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2018. |
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