第十五届全国表面工程青年学术会议

二硫化钼（MoS₂）是一种极具应用前景的固体润滑材料，其层间作用力较弱，因而易于发生剪切滑移，但在低温环境下其耐磨性能会明显下降。为提升MoS₂在低温条件下的服役性能，采用钛掺杂作为一种微观结构调控策略对其进行强化。实验结果与模拟分析表明，分散分布的Ti能够改变材料局部键合状态，诱导形成Ti-S配位结构，并在层间构建由Ti、S及Ti-S团簇组成的连接网络。该纳米尺度结构通过引入晶格畸变和增强层间钉扎作用，显著抑制层间剪切，使材料硬度提升至1.93 GPa，弹性模量提升至45.30 GPa。尽管界面强化会导致摩擦系数有所升高，但在223 K条件下材料的磨损显著降低。原子级模拟进一步表明，未掺杂MoS₂在摩擦过程中主要表现为逐步发生的层间滑移及局部剥层，而Ti掺杂后，受钉扎作用影响的表层更倾向于以整体协同的块体式方式发生变形，从而实现更均匀的应力传递与释放。与此同时，弯曲刚度的提高也有效抑制了褶皱变形，为低温环境下高耐久固体润滑涂层的设计提供了明确思路。

低温摩擦学性能,分子动力学模拟,固体润滑涂层,二硫化钼涂层