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MoS2层状固体润滑剂在空间环境中具有优异的润滑性能,但在普通大气环境下易受水蒸气和氧气影响而导致润滑性和耐磨性下降,通过添加抗氧化性优异的金属掺杂剂可以改善MoS2在航空航天和其它领域应用中的性能局限。但在实际应用中,喷涂方法制备的MoS2涂层因为结构较疏松和膜-基结合力较差等原因,耐磨性仍然有待提高,且应用于海军飞机上的航空航天零部件所面临的服役环境也更加苛刻和复杂。基于MoS2涂层在实际应用中面临的问题,采用磁控溅射方法制备了W-Ti含量分别为1.82、6.0、8.0、10.4和11.0 at.%的W-Ti/MoS2复合涂层,同时在顶部设计了纯MoS2薄层以进一步改善润滑性能。借助EDS、XRD、SEM、三维表面形貌测试、纳米压痕和划痕等检测手段,探讨了W-Ti金属掺杂含量与涂层晶体生长方式、微观形貌与力学性能之间的关系;通过涂层表面接触角测试、电化学腐蚀和盐雾腐蚀等测试方法,研究了金属掺杂对涂层亲疏水性与抗腐蚀性的影响;通过涂层在普通大气和模拟海洋大气(盐雾)环境下的摩擦试验,研究了涂层在两种环境下的摩擦学性能,并对盐雾环境下的摩擦产物进行了XPS分析。涂层的微观表征和力学性能测试结果表明,W-Ti金属掺杂剂改变了MoS2的生长模式:纯MoS2涂层取向随机且以(100)边缘平面为主,而W-Ti/MoS2复合涂层呈现出沿(002)基面高度有序的的择优取向,随着金属掺杂含量的增加,MoS2从多晶态逐渐非晶化。适当含量的W-Ti掺杂(8.0 at.%)使得涂层具有更致密的微观结构、更低的表面粗糙度和更好的膜-基结合强度,纳米硬度和弹性模量也分别从纯MoS2的0.32GPa和56.2GPa提高到了WT80的6.94GPa和92.28GPa。另外,涂层的硬度总体上随W-Ti掺杂含量的增加而增加。涂层亲疏水性能测试结果显示,纯MoS2涂层接触角为84.4°,W-Ti金属掺杂使涂层的疏水性能得到了明显的提高,且接触角随掺杂含量的增加先增大后减小,8.0at.%的最佳含量对应了最大接触角130.7°;电化学腐蚀研究结果表明,W-Ti金属掺杂剂的加入导致涂层开路电位发生了负移,但从Tafel和EIS的量化结果来看,掺杂剂可以通过改善涂层的微观结构而显著提高MoS2涂层的抗腐蚀性能,掺杂含量为8.0at.%的复合涂层抗腐蚀性能比纯MoS2涂层高两个数量级;盐雾腐蚀结果表明,最佳掺杂含量(8.0 at.%)的复合涂层经盐雾腐蚀16天后的抗腐蚀性能比未经盐雾处理的纯MoS2涂层高一个数量级。涂层的摩擦试验结果表明,沿(002)基面取向致密的W-Ti/MoS2复合涂层比纯MoS2涂层具有更加优异的润滑性和耐磨性:纯MoS2涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.125~0.15和(6.21±0.35)×10-5mm~3/Nm,不同掺杂含量的W-Ti/MoS2复合涂层摩擦系数在0.05~0.10之间,磨损率为10-6量级,其中掺杂含量为11.0 at%的复合涂层稳定摩擦系数最小(~0.05),掺杂含量为8.0 at.%的复合涂层磨损率最低(~1.11×10-6mm~3/Nm);涂层在盐雾环境中由于受到了水蒸气和/或氧气的影响,摩擦系数和磨损率较干摩擦都有一定程度的增加,XPS分析结果显示涂层在盐雾环境中的摩擦产物以氧化物为主,且相对于纯MoS2涂层而言,W-Ti/MoS2复合涂层中的W-Ti金属掺杂剂可以有效减缓MoS2的氧化,其中Ti元素对MoS2的抗氧化保护性能优于W元素。