2.3 Трибологические свойства нанослоистых дисульфидов вольфрама и молибдена

Т рибологические исследование смазочных материалов на основе нанослоистыхWS₂ и MoS₂ проводили на высокотемпературном трибометре PC-Operated High Temperature Tribometer ТНТ-S-АХ0000 фирмы CSEM (Швейцария) по методике «шар на диске». В качестве тел трения использовались диски диаметром 30 мм и высотой 4 мм, материал – сталь 45. Шероховатость поверхности дисков R_a = 60 нм. Контртелом служил шар диаметром 3 мм из сплава ВК. Параметры теста на трение были следующими: нагрузка 5 Н, длительность 30 мин, линейная скорость 5 см/c, и температуры 25 ºС и 400 ºС.

В эксперименте были определены коэффициенты трения порошков дисульфидов вольфрама и молибдена. Из рисунка 12 видно, что при испытаниях при комнатной температуре коэффициент трения порошка WS₂ может достигать значений менее 0,04, а минимальное значение для порошка MoS₂ составляет 0,026. Эксперимент показывает, что при высоких температурах значения коэффициента трения дисульфида вольфрама более стабилен по сравнению с дисульфидом молибдена, тогда как для дисульфида молибдена характерны меньшие значения коэффициента трения при комнатной температуре (рисунок 12).

После трибологических испытаний образцы дисульфидов вольфрама и молибдена подвергались рентгенофазовому анализу с использованием рентгеновского дифрактометра Shimadzu 7000S (Япония). Согласно данным рентгенофазового анализа (рисунки 13 и 14), при испытаниях на трение при 400 ºС образец дисульфида молибдена начинает окисляться с образованием фаз MoO₃ и MoO₂, тогда как дисульфид вольфрама остается стабильным.

Р исунок 13 - Рентгенограмма образца нанослоистого MoS₂ после трибологических испытаний при 400 ºС.

Р исунок 14 - Рентгенограмма образца нанослоистого WS₂ после трибологических испытаний при 400 ºС.

В таблице 6 приводятся результаты сравнения коэффициентов трения природных дисульфидов вольфрама и молибдена, микронных порошков, синтезированных методом СВС по методу А.Г. Мержанова [9] и нанослоистых дисульфидов, синтезированных в рамках выполнения данной работы.

Таблица 6 - Трибологические свойства WS₂ и MoS₂

Соединение	Коэффициент трения
	природный	СВС (Мержанов)	Нанослоистые дисульфиды
MoS2	0,18	0,20	0,03
WS2	-	0,22	0,05

Conclusions

1. According to the electronic microscopy and x-ray analysis the end yield products of the synthesis are presented as agglomerates of nanolamellar crystallites in which the main phases are hexagonal WS₂ and MoS₂.

2. The thickness of tenuous particles of nanolamellar WS₂ and MoS₂ powders is about tens of nanometers and the width is hundreds of nanometers.

3. Pressure 20-40 atm. and temperature that does not exceed the melting point of disulfides (less than 2000 °С) are optimal condition for fabrication.

4. Injection of 2 % salt (NaCl) to the initial mixture of W and S decreases the combustion temperature from 1900 С to 1500 С but such tendency for the mixture of Mo and S has not been observed.

5. At room temperature the WS₂ powder coefficient friction equals 0.045, and for MoS₂ powder is 0.026. At 400 С the WS₂ coefficient friction is 0.05 and it is more stable than MoS₂ coefficient friction.