Etude de l'influence physicochimique des environnements gazeux sur le comportement tribomécanique du bi-sulfure de molybdène MoS2
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Abstract EN:
The aim of this study is to characterize experimentally and theoretically the evolution of the friction coefficient of molybdenum disulfide MoS2 in various gases such as in the high vacuum at 10-5 Pa and in the various components gases of the ambient air. We present and discuss the experimental results of the contact XC48/ MoS2/XC48. Our tribological tests are performed on a pin on disk tribometer which located in an ultra high vacuum chamber and which is equipped with one system of gas introduction valves. To clarify the effect of each gas, tribological tests were carried out in the high vacuum (10-5 Pa), in the helium and in the argon at 105 Pa as inert gases, in the nitrogen and in the carbon dioxide at 105 Pa as the less reactive gases, in the oxygen at 105 Pa as the strong reactive gas, in the water vapour with a permanent dipole and in the air ambient with or without the presence of moisture. The tribological nature of molybdenum disulfide MoS2 obtained in high vacuum will be discussed. The influence of gases on the tribological behaviour of molybdenum disulfide will be also discussed and interpreted according to the dipolar character of these gases. A simple calculation of interaction forces MoS2-gas in terms of Van der Waals forces will be presented. Moreover, the influence of Van der Waals forces according to the nature of the gas around the tribocontact on the elastic tensor or on the stress of cleavage of the anisotropic lamellar layers of MoS2 will be discussed too.
Abstract FR:
Le but de cette étude est de caractériser expérimentalement et théoriquement l'évolution du coefficient de frottement du bisulfure de molybdène sous vide secondaire à 10-5 Pa et sous les différents gaz composants l'air ambiant. Nous présentons et nous discutons les résultats expérimentaux tribologiques de ce matériau contre l'acier XC48 sous différents environnements gazeux. Nos essais tribologiques sont effectués sur un tribomètre de type pion/disque localisé dans une enceinte à vide secondaire, munie de vannes d'introduction de gaz. Afin d'identifier l'effet de chaque gaz, les tests tribologiques sont menés sous vide secondaire à P=10-5 Pa puis sous hélium pur et sous argon pur comme gaz inertes ; sous azote moléculaire pur et sous le dioxyde de carbone moléculaire pur CO2 comme gaz moins réactifs, sous oxygène moléculaire pur à 105 Pa comme un gaz réactif, sous la vapeur d'eau pure à fort caractère dipolaire et à l'air libre en présence d'humidité ou non. Le caractère autolubrifiant du bisulfure de molybdène MoS2 obtenu sous vide sera discuté. L'influence des gaz sur le comportement tribologique du bisulfure de molybdène sera également discutée et interprétée en fonction du caractère dipolaire du gaz. Un calcul simple des forces d'interaction gaz-MoS2 de type Van der Waals sera présenté. Enfin, l'influence des forces d'interaction de Van der Waals en fonction de la nature des gaz autour du tribocontact sur le tenseur élastique ou sur la contrainte de clivage du MoS2 parfaitement anisotrope lamellaire sera abordée.