本发明属于表面工程，具体涉及一种mos2基纳米复合薄膜及其制备方法和应用、装置。
背景技术：
1、mos2因其优异的真空润滑性能而广泛应用于航空航天领域。mos2的润滑特性来源于其六方层状晶体结构，该结构层间以弱范德华力结合，因此剪切强度低，在摩擦力的作用下很容易发生层间滑移。
2、近年来在美国spacex公司的引领下可重复使用航天运输系统的发展如火如荼。该运输系统的生命周期遍历地面装配与贮存、脱离大气层、进入轨道、再入大气层和返回地面等截然不同的服役环境。可重复使用航天运输系统所涉及的环境包括大气常温、大气高温和真空，mos2薄膜作为航空航天运动机构的重要组成部分，需要在各种环境下都能提供可靠的润滑性能，然而复杂多变的环境为其带来了严峻的挑战。
3、通常mos2薄膜只适用于真空和惰性气氛等非反应性环境，一旦暴露在大气环境下，与水分子和氧气的相互作用将会导致其摩擦系数和磨损率大幅增加。此外在300℃以上的大气高温环境中，mos2会快速氧化为moo3，薄膜化学成分的变化会带来摩擦和磨损的上升。综上，mos2薄膜摩擦学性能的退化将给运动机构的寿命和可靠性带来严重的不利影响，极大地限制了其在航空航天领域的应用范围。
4、中国专利cn 111621745 b公开的大气高温mos2薄膜体系将mos2薄膜使用温度提高到了400℃，然而可重复使用航天运输系统复杂的服役环境一方面需要mos2薄膜体系还能够在真空环境下实现可靠润滑，另一方面需要尽可能地提高薄膜的服役环境阈值。
5、因此，设计新型mos2基薄膜以实现薄膜在真空、大气常温和高温多元环境下的可靠润滑，这对发展可重复使用航天运输系统、保障运动机构安全服役具有重要的应用价值和现实意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种mos2基纳米复合薄膜及其制备方法和应用、装置。本发明提供的mos2基纳米复合薄膜同时在真空、大气常温和高温(500℃)环境下均具有良好的摩擦学性能。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下方案：
3、本发明提供了一种mos2基纳米复合薄膜，包括ti过渡层和沉积在所述ti过渡层表面的ti与c共掺杂mos2纳米复合层；所述ti与c共掺杂mos2纳米复合层中，ti原子个数百分比为5.0～8.0％，c原子个数百分比为35.0～45.0％，余量为mos2。
4、优选的，所述ti过渡层的厚度为100～300nm；所述mos2基纳米复合薄膜的厚度为2.0～3.0μm。
5、优选的，所述mos2基纳米复合薄膜的硬度＞8.0gpa，弹性模量＞90.0gpa，在真空中的平均摩擦系数＜0.05，在大气常温中的平均摩擦系数＜0.11，在大气高温500℃的平均摩擦系数＜0.1。
6、本发明提供了上述方案所述mos2基纳米复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
7、以第一氩气为工作气体，采用第一ti靶材进行第一磁控溅射，同时对基体进行第一加热并施加负偏压，在所述基体表面沉积ti过渡层，得到沉积ti过渡层基体；所述第一ti靶材的磁控溅射电流为400～800ma，所述第一磁控溅射的时间为10～30min；
8、以第二氩气为工作气体，采用mos2靶材、第二ti靶材和c靶材同时进行第二磁控溅射，同时对所述沉积ti过渡层基体进行第二加热，在ti过渡层表面沉积ti与c共掺杂mos2纳米复合层，得到所述mos2基纳米复合薄膜；
9、所述mos2靶材的磁控溅射功率为200～300w，所述c靶材的磁控溅射功率为200～300w，所述第二ti靶材的磁控溅射电流为80～120ma，所述第二磁控溅射的时间为3.5～5.0h。
10、优选的，所述第一氩气的流量为20～40sccm，压强为0.5～0.8pa；所述第一加热的温度为100～200℃，所述负偏压为-100～0v。
11、优选的，所述第二氩气的流量为20～40sccm，压强为0.5～0.8pa；所述第二加热的温度为100～200℃，且不施加基体偏压。
12、优选的，所述基体的材料包括si、w18cr4v、inconel 718或440c。
13、优选的，所述第一磁控溅射前，还包括对基体依次进行超声清洗和等离子体清洗，并对靶材进行预溅射。
14、本发明提供了上述方案所述的mos2基纳米复合薄膜或上述方案所述制备方法制备得到的mos2基纳米复合薄膜在航空航天机械运动部件表面工程中的应用。
15、本发明提供了一种装置，包括基体以及沉积在所述基体表面的mos2基纳米复合薄膜；所述mos2基纳米复合薄膜为上述方案所述的mos2基纳米复合薄膜或上述方案所述制备方法制备得到的mos2基纳米复合薄膜。
16、本发明提供了一种mos2基纳米复合薄膜包括ti过渡层和沉积在所述ti过渡层表面的ti与c共掺杂mos2纳米复合层；所述ti与c共掺杂mos2纳米复合层中，ti原子个数百分比为5.0～8.0％，c原子个数百分比为35.0～45.0％，余量为mos2。本发明提供的mos2基纳米复合薄膜体系包含增强膜基结合力的ti过渡层、ti与c共掺杂的mos2纳米复合层，该体系耦合了mos2的真空摩擦特性、c的大气摩擦特性和ti的强化作用，极大地改善了mos2薄膜的环境自适应能力。本发明提供的mos2基纳米复合薄膜的纳米复合结构可以抑制mos2晶粒的柱状快速生长方式，增加薄膜体系的致密度，提高薄膜的硬度和弹性模量等力学性能，而且纳米复合结构可以增强对水和氧气分子的阻挡能力，钝化mos2晶粒界面处的活性位点，提高薄膜的抗氧化性能。因此，本发明提供的mos2基纳米复合薄膜具有良好的力学性能，同时在真空、大气常温和高温(500℃)环境下均具有良好的摩擦学性能，表现出优异的环境自适应能力和抗氧化性能，能够满足可重复使用航空航天飞行器在复杂环境下的可靠润滑和服役要求。
1.一种mos2基纳米复合薄膜，其特征在于，包括ti过渡层和沉积在所述ti过渡层表面的ti与c共掺杂mos2纳米复合层；所述ti与c共掺杂mos2纳米复合层中，ti原子个数百分比为5.0～8.0％，c原子个数百分比为35.0～45.0％，余量为mos2。
2.根据权利要求1所述的mos2基纳米复合薄膜，其特征在于，所述ti过渡层的厚度为100～300nm；所述mos2基纳米复合薄膜的厚度为2.0～3.0μm。
3.根据权利要求1或2所述的mos2基纳米复合薄膜，其特征在于，所述mos2基纳米复合薄膜的硬度＞8.0gpa，弹性模量＞90.0gpa，在真空中的平均摩擦系数＜0.05，在大气常温中的平均摩擦系数＜0.11，在大气高温500℃的平均摩擦系数＜0.1。
4.权利要求1～3任意一项所述mos2基纳米复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一氩气的流量为20～40sccm，压强为0.5～0.8pa；所述第一加热的温度为100～200℃，所述负偏压为-100～0v。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二氩气的流量为20～40sccm，压强为0.5～0.8pa；所述第二加热的温度为100～200℃，且不施加基体偏压。
7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述基体的材料包括si、w18cr4v、inconel 718或440c。
8.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述第一磁控溅射前，还包括对基体依次进行超声清洗和等离子体清洗，并对靶材进行预溅射。
9.权利要求1～3任意一项所述的mos2基纳米复合薄膜或权利要求5～8任意一项所述制备方法制备得到的mos2基纳米复合薄膜在航空航天机械运动部件表面工程中的应用。
10.一种装置，其特征在于，包括基体以及沉积在所述基体表面的mos2基纳米复合薄膜；所述mos2基纳米复合薄膜为权利要求1～3任意一项所述的mos2基纳米复合薄膜或权利要求5～8任意一项所述制备方法制备得到的mos2基纳米复合薄膜。
