论文部分内容阅读
过渡族硫硒化合物MX2(M=Mo,Nb,W; X=S,Se)由于其优异的润滑性能得到了大量关注。NbSe2作为其中的典型代表,不仅可作为良好的固体润滑剂,同时也因优异的导电性能而被人们广泛用作电接触材料的添加剂。但是对于NbSe2掺杂改性的研究较少,并且掺杂产物应用为电接触添加剂的研究更加少见,因而利用掺杂改善NbSe2的形貌和摩擦性能的研究具有重要的现实意义。 本文利用简单易行的固相合成法制备了NbSe2纳米材料以及S掺杂的NbS2xSe2(1-x)纳米材料,并对其掺杂机理进行了深入的研究;选取其中一组纳米材料(NbS0.2Se1.8)通过粉末冶金法,制备了NbS0.2Se1.8/Cu基复合材料与NbS0.2Se1.8/石墨/Cu基复合材料,并对其摩擦学性能进行了详尽的探讨。主要成果如下: (1)利用固相法合成了NbS2xSe2(1-x)纳米材料,并且对S掺杂量、保温温度和保温时间进行了讨论。随着S掺杂量的增加,产物的形貌基本为片层形貌;且S掺杂量为10%,700℃保温2h的时候能得到形貌均匀,尺寸均一的NbS0.2Se1.8纳米片。 (2)通过Jade对NbS2xSe2(1-x)纳米材料的XRD图谱精确拟合,随着S掺杂量的增加,S原子取代了Se原子的位置,当掺杂量超过0.1时,S原子会插层在范德华力之间的八面体间隙;并且随着S原子的插层,使得Se原子的取代位呈现出增加的趋势,从而导致更多的S原子对Se原子的取代。 (3)取制备所得的NbS0.2Se1.8纳米材料作为固体润滑剂,制备不同质量分数的NbS0.2Se1.8/Cu基复合材料。随着NbS0.2Se1.8添加含量的增加,NbS0.2Se1.8/Cu基复合材料的电阻率逐渐增高,摩擦系数呈现出先减后增的趋势。当NbS0.2Se1.8纳米材料添加量为6%时NbS0.2Se1.8/Cu基复合材料具有最佳的摩擦性能。 (4)根据上述结果,取NbS0.2Se1.8纳米材料与石墨总含量为6%,制备不同质量分数的NbS0.2Se1.8/石墨/Cu基复合材料。随着NbS0.2Se1.8添加含量的增加,石墨含量的减少,NbS0.2Se1.8/石墨/Cu基复合材料的电阻率逐渐减小,硬度和密度逐渐增高,摩擦系数也呈现出先减后增的趋势。当NbS0.2Se1.8纳米材料添加量为4%,石墨含量为2%时,NbS0.2Se1.8/石墨/Cu基复合材料具有最佳的摩擦性能。这是由于当NbS0.2Se1.8添加量为4%,石墨添加量为2%时,组织中生成的Cu0.38NbS0.2Se1.8润滑相与组织中未反应的石墨可以起到很好的协同作用,表现出优异的自润滑性能。这种材料在电接触领域具有较高的研究价值,本研究可以为NbS0.2Se1.8/石墨/Cu基复合材料的制备提供理论依据和技术指导。