NiMoAl基复合涂层中二维材料(Ag与WS2)对室温摩擦学行为的协同增强机制研究

本文推荐：研究通过大气等离子喷涂(APS)技术开发了NiMoAl基自润滑复合涂层（NM/NMA/NMW/NMAW），系统考察了Ag与二维WS2在6-21N载荷下对室温(RT)摩擦学性能的协同作用。结果表明：NMAW涂层（含5wt%Ag+5wt%WS2）因形成WO3/Ag2MoO4等润滑相，摩擦系数最低达0.31，磨损率仅3.5×10?5mm3/Nm，显著优于单一添加剂体系。

　　

Highlight

本研究通过大气等离子喷涂(APS)技术成功制备了四种NiMoAl基自润滑复合涂层：基础涂层NM、含10wt%银的NMA、含10wt%二维WS₂的NMW，以及含5wt%Ag+5wt%WS₂的NMAW。在室温(25°C)条件下，使用氧化铝球作为对磨材料，系统考察了6-21N载荷范围内的摩擦学行为。

Characterization of coatings

X射线衍射(XRD)分析显示（图1）：NM和NMA涂层主要包含Ni固溶体(γ相)、β-NiAl和NiAl₃相；而NMW和NMAW涂层中检测到明显的WS₂特征峰。特别值得注意的是，NMAW涂层中形成了Ag₂MoO₄和WO₃等润滑化合物，这些物质在摩擦过程中会形成具有自润滑特性的摩擦层。

Conclusions

实验数据表明：NMAW涂层展现出最优异的摩擦学性能，其摩擦系数从6N时的0.37持续降低至16N时的0.31，磨损率从6.3×10^?5mm³/Nm降至3.5×10^?5mm³/Nm。这种"双固体润滑剂"体系通过Ag和WS₂的协同作用，在摩擦界面形成了包含NiO、WO₃、AgO等多种润滑氧化物的稳定摩擦层，有效降低了接触面的直接相互作用。该研究为开发适用于燃气轮机等苛刻环境的新型自润滑涂层提供了重要理论依据。