二硫化钨的耐磨性如何?

二硫化钨(WS₂)的耐磨性极佳,尤其在干态或惰性环境中表现突出,是其作为固体润滑剂的核心优势。耐磨性指材料抵抗摩擦导致表面损失的能力,WS₂通过低摩擦系数(真空0.03-0.06,空气0.06-0.1)和层间滑动机制实现这一特性。销盘测试显示,其磨损率在真空下低至10⁻⁷ mm³/N·m(负载1-10 N,速度0.1 m/s),优于二硫化钼(MoS₂,10⁻⁶ mm³/N·m),因其更高的热稳定性(空气中510°C vs. MoS₂的350°C)。

在空气中,WS₂耐磨性在510°C前保持优异,磨损率约10⁻⁶ mm³/N·m,湿度增至50-70%时略升,因水分子干扰转移膜形成。若温度超510°C,氧化为WO₃,磨损率升至10⁻⁴ mm³/N·m,失去保护性。与石墨相比,WS₂在干态更耐磨(石墨干态μ升至0.5,磨损加剧),但湿态稍逊,因石墨需水分润滑。高负载(如50 N)强化膜耐久性,速度升高可能因热效应略增磨损。

WS₂的耐磨性源于层间弱力形成低剪切膜,减少磨粒和粘着磨损。合成质量影响性能:水热法样品因缺陷磨损较快,退火样品更均匀耐用。应用中,如轴承、切削工具或涂层,WS₂延长部件寿命,尤其在航空航天(如真空轴承)或工业机械中表现出色。

耐磨性测试需标准条件(如ASTM G99),结合SEM分析磨损形貌,确保结果可靠。WS₂的优异耐磨性使其在高应力、干态环境中独树一帜,但需避免氧化条件以维持性能。

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