MoS2薄膜摩擦因数和磨损量的数学模型

• 作者: 陈爽 王勇杰 李仕华 辛浩天 李浩天
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: MoS2 摩擦因数数学模型 摩擦耗散 磨损数学模型 磨损量预测 法向载荷 滑动速度
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 摩擦磨损与润滑|Friction, Wear and Lubrication
• 页码范围: 51-56,75
• 页数: 7页
• 分类号: TH117
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.03.004

摘要

目的 构建MoS2薄膜的摩擦因数模型和磨损模型,预测其磨损体积.方法 通过球-盘摩擦磨损实验,研究法向载荷和滑动速度对MoS2薄膜摩擦因数的影响规律,其中最大接触压强范围为441.08～1393.82 MPa,滑动速度为0.05～0.628 m/s.利用场发射扫描电子显微镜(SEM)和白光共聚焦显微镜分析MoS2薄膜的磨损形貌.结果 基于赫兹接触理论,建立了MoS2薄膜摩擦因数与法向载荷和滑动速度的数学模型.预测结果与实测结果之间的最大相对误差为12.02％,其余预测结果的相对误差均小于10％.从摩擦耗散能的角度,研究发现MoS2薄膜的磨损体积与摩擦耗能之间呈显著的线性关系,结合新的摩擦因数模型,提出了MoS2薄膜的磨损模型.此磨损模型是法向载荷、滑动速度和摩擦时间的函数关系式,其相对误差绝对值的平均值为10.81％.与传统Archard模型的结果进行比较发现,新的磨损模型的相对误差较小.通过分析MoS2薄膜的磨损机理,探讨了磨损模型产生误差的原因.结论 所建立的摩擦因数模型和磨损模型的预测结果与实测结果吻合较好.磨损模型能够较准确地预测MoS2薄膜的磨损量,具有重要的工程应用价值.