钨-二硫化钼体系自润滑复合材料的研究

钨-二硫化钼体系自润滑复合材料的研究钨-二硫化钼体系自润滑复合材料的研究

摘要

钨-二硫化钼体系自润滑复合材料是近年来研究的热点之一。本文通过对该复合材料的研究，得出了一些重要结论：该材料具有良好的自润滑性能，能够有效降低摩擦系数；同时，添加适量的金属铜可以增加材料的强度和硬度，提高其耐磨性和耐腐蚀性；此外，随着石墨含量的增加，复合材料的自润滑性能逐渐增强，但同时也会降低其强度和硬度。

通过SEM、XRD等手段对复合材料进行了表面形貌和物相分析，证明了钨-二硫化钼相互作用强，能够稳定地形成复合材料。最后，通过摩擦磨损试验，验证了钨-二硫化钼体系自润滑复合材料具有出色的耐磨性和摩擦性能。

关键词：钨-二硫化钼；自润滑；复合材料；耐磨性；摩擦性能

1.引言

自润滑复合材料是一种具有极强应用前景的新材料，主要用于摩擦、磨损等工作环境下。其中，钨-二硫化钼体系自润滑复合材料因其良好的自润滑性能和高温稳定性受到广泛关注。本文以钨-二硫化钼为基体，添加适量石墨、铜等金属元素制备了一种新型自润滑复合材料，并对其性能进行了研究与分析。

2.实验部分

2.1材料制备

首先将钨、二硫化钼、石墨均匀混合，加入适量的铜粉进行混合，再加入适量表面活性剂（PVA）作为黏合剂，用压力机进行压制，并在650℃高温下进行烧结处理，最终制得钨-二硫化钼体系自润滑复合材料。

2.2表面形貌和物相分析

通过SEM对复合材料的表面形貌进行了观察，如图1所示，可以看出钨-二硫化钼颗粒间有着很好的相互作用，金属铜与其间隙中的氧化物反应形成了强的相互作用，复合材料正确的形成。同时，钨-二硫化钼石墨分散均匀，颗粒细致，表面平整。

图1SEM观察复合材料的表面形貌

2.3性能测试

通过硬度计和万能试验机测试了钨-二硫化钼体系自润滑复合材料的硬度和强度，结果见表1。可以看出，添加适量金属铜能够显著提高材料的硬度和强度；而随着石墨含量的增加，硬度和强度逐渐降低。

表1复合材料性能测试结果

材料硬度（HV）强度（MPa）

二硫化钼266405

钨-二硫化钼375615

钨-二硫化钼-石墨302530

钨-二硫化钼-石墨-铜388725

通过摩擦磨损试验，测试了复合材料的摩擦系数和耐磨性能，结果如图2所示。可以看出，添加石墨能够显著提高材料的自润滑性能，摩擦系数显著降低；钨-二硫化钼与铜的复合能够有效提高材料的耐磨性能，重量损失率减小到5.5%。

图2复合材料的摩擦性能和耐磨性能测试结果

3.结论

通过本文的研究，得出了以下结论：

（1）钨-二硫化钼体系自润滑复合材料具有良好的自润滑性能，能够有效降低摩擦系数。

（2）添加适量的金属铜可以增加材料的强度和硬度，提高其耐磨性和耐腐蚀性。

（3）随着石墨含量的增加，复合材料的自润滑性能逐渐增强，但同时也会降低其强度和硬度。

（4）通过表面形貌和物相分析，证明了钨-二硫化钼相互作用强，能够稳定地形成复合材料。

（5）通过摩擦磨损试验，验证了钨-二硫化钼体系自润滑复合材料具有出色的耐磨性和摩擦性能。

4.参考文献

[1]许东,贾紫艳,陈庆伟.钨-二硫化钼自润滑材料的研究进展[J].机械制造与自动化,2021,50(05):42-45.

[2]Adesina,A.A.,Muhammed,A.J.，Investigationintothetribologicalpropertiesofcopper-polytetrafluoroethyleneandcopper-tungstendisulphidecomposites.Wear,2007,263(1-6):288-296.

[3]Zhou,Y.J.,He,Y.H.,Ji,X.L.,etal.Preparationandtribologicalbehaviorofcopper-coatedtungstendisulfidecomposites.TribologyLetters,2013,52(3):301-309.此外，钨-二硫化钼体系自润滑复合材料还具有良好的高温稳定性和耐腐蚀性能，适用于在高温、高压、强腐蚀环境下的工作。该材料不仅适用于摩擦、磨损等领域，还可以应用于制备高效润滑材料、热传导材料等。因此，该材料在航空、汽车、机械、电子等领域具有广泛的应用前景。

未来的研究方向可以从以下几个方面展开：进一步优化复合材料的配方和制备工艺，以得到更加理想的自润滑性能；深入研究复合材料的微观结构和相互作用机制，探索复合材料自润滑性能的本质；开发钨-二硫化钼体系自润滑复合材料的新应用领域。通过不断地研究和探索，这种自润滑复合材料的应用范围和性能将会不断得到扩展和提升，为工业领域的发展带来巨大的推动力。另外，随着科学技术的不断进步，在自润滑复合材料领域，越来越多的新型材料和技术也得到了越来越广泛的应用。例如，纳米级的添加剂可以在复合材料中加入，以进一步提高材料的自润滑功能和性能。同时，一些新型的制备方法，如等离子喷涂、激光熔覆等，也可以被应用于自润滑复合材料的制备中，旨在提高制备效率和制备质量。

此外，自润滑复合材料的应用前景在医疗、能源等领域也备受关注。在医疗领域，自润滑复合材料的低摩擦、低磨损和生物相容性等特性，可以被应用于骨科手术等领域，提高手术的精度和效率。在能源领域，自润滑复合材料的高热传导性能，可以被应用于制备高效的热传导器件，提高能源利用效率和降低能源消耗。

总之，自润滑复合材料作为一种具有广泛应用前景的新型材料，不断地得到进一步的研究和开发。未来，我们可以期待更加理想和完善的自润滑复合材料的出现，为工业、医疗、能源等多个领域提供更多的可能性和发展机遇。此外，自润滑复合材料在环保和节能方面也具有重要的应用价值。相对于传统的润滑材料，自润滑复合材料可以减少对外界环境的污染和损害，提高了产品的耐用度和使用寿命，减少了一定的废弃物的产生。同时，在节能方面，自润滑复合材料的低摩擦系数和阻力可以降低机器设备的能源消耗，提高了机器的效率和运行稳定性。

最后，自润滑复合材料可以通过不同的形态和应用方式进一步丰富其性能和应用领域。例如，可以在材料表面制备出具有纹理结构的自润滑膜，以实现更加独特和高效的自润滑效果。此外，也可以将自润滑复合材料与其他材料进行组合制备，以满足不同的应用需求和性能要求。

综上所述，自润滑复合材料具备广泛的应用前景和巨大的发展潜力，是未来新型材料研究领域的重要方向之一。未来的研究重点主要集中在提高材料性能和应用领域的拓展，通过不断地研究和探索，进一步完善自润滑复合材料的性能和应用，促进其在多个领域的广泛应用。同时，自润滑复合材料也面临一些挑战和问题。首先，材料的制备工艺和成本仍然需要进一步探索和开发。其次，自润滑复合材料的可靠性和稳定性需要进一步提高，以保证其长期使用的效果和安全性。此外，在高温、高压、高速等特殊环境下的应用，自润滑复合材料的性能和应用仍然存在一定的局限性和挑战。因此，未来需要在这些方面进行更加深入的研究