Cr含量对掺铬类石墨膜的力学和摩擦学性能的影响

采用非平衡磁控溅射离子镀技术制备了一组不同Cr含量的掺铬类石墨非晶碳膜。测量了薄膜的硬度、内应力以及干摩擦条件下的摩擦系数和比磨损率,利用X射线光电子能谱（XPS）和扫描电子显微术（SEM）分析了薄膜的成分和表面形貌。实验结果表明,掺铬类石墨膜的力学和摩擦学性能均强烈地受到薄膜Cr含量的影响。掺杂铬对类石墨膜具有显著的去应力和软化作用。适量铬的加入不仅能进一步改善这种非晶碳膜的磨擦学性能,而且也有助于降低它的表面粗糙度并提高其致密性。分析结果表明,掺铬类石墨膜的力学和摩擦学性能随着Cr含量增大的变化趋势与薄...     

类金刚石碳膜和氮化钛的摩擦学性能研究

报道了在相同条件下用磁控溅射方法在硅片上制备类金刚石膜和氮化钛薄膜的研究结果,比较了两种镀膜在机械性能和结构上的效果.实验结果表明,氮化钛薄膜虽有很高的表面硬度,但其摩擦系数、表面粗糟度比类金刚石膜要高得多.而类金刚石膜虽有很低的摩擦系数和光滑的表面,但表面硬度比氮化钛薄膜小.因此,结合两种膜的优点有可能制备高硬度、耐磨性强、表面光滑的新型复合材料.     

偏压对类石墨非晶碳膜结构和机械性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射法在Si和高速钢基底上制备类石墨(Graphite-like carbon,GLC)非晶碳膜,研究了基底偏压对薄膜微观结构、机械性能和摩擦学性能的影响.结果表明:随着基底偏压的增大,GLC薄膜sp2键含量先减小后增大,在基底偏压为-100 V时达到最小值;薄膜的硬度和弹性模量先增大后减小,表面粗糙度先减小后增大;GLC薄膜的摩擦学性能与其机械性能和表面粗糙度密切相关,在基底偏压为-100 V时,薄膜的平均摩擦系数最小.     

反应气体流量比对PECVD类金刚石薄膜机械性能的影响

实验研究了不同乙炔与氩气流量比R对脉冲等离子体增强化学气相沉积(PECVD)类金刚石薄膜的沉积速率、AFM形貌、膜基结合强度、纳米压痕硬度以及弹性模量的影响。结果表明:薄膜沉积速率随C_2H_2流量的增大而增大,在R为4:1时沉积速率达到最大0.8μm/h;不同气体流量比下薄膜的表面形貌均光滑致密,纳米硬度是316L不锈钢基体的3倍以上;R为3:1时,Raman光谱ID/IG值为最小,对应此流量比下的最高纳米硬度16.1GPa,且粗糙度最低,摩擦系数为0.206。     

石墨含量对风电机组用铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金技术制备风电机组用的铜基摩擦材料。研究在不同的摩擦速度下,石墨的含量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:材料的磨损率随着摩擦速度的增加而增加。随着石墨含量的增加,材料的磨损率增加,由于石墨破坏基体的连续性使得材料的强度降低,从而使材料的磨损率增加。材料的摩擦系数随着石墨含量的增加而降低,这是因为材料摩擦过程中摩擦表面形成具有润滑作用的摩擦膜。石墨含量为10%的材料具有较好的摩擦磨损性能。     

基底对类金刚石薄膜摩擦学性能的影响

为了研究不同基底对类金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响,采用等离子体增强化学气相沉积方法在高速钢、SiC和304不锈钢基底上成功制备了类金刚石薄膜。采用SEM,TEM,Raman测试手段对膜层的微结构进行了表征:SEM表征结果显示膜层总厚度约为6.5μm,而且层与层之间有明显的界面;TEM表征结果显示沉积的膜层为无定型结构;Raman光谱分析显示沉积的薄膜存在明显的G峰和D峰,可以确定沉积的薄膜为类金刚石薄膜。摩擦测试结果显示,基底对类金刚石薄膜摩擦磨损性能具有显著影响,对于不同基底,钢球对偶上均存在明显的转移膜,高速钢基底的磨痕宽度最小,而且沉积在高速钢基底上的类金刚石薄膜具有最低的磨损率,摩擦系数约为0.1。采用Raman光谱对不同基底磨痕表面微结构进行了分析,认为高速钢基底具有最低磨损率可归因于其磨痕的石墨化程度低。研究可为制备具有优异摩擦磨损性能的类金钢石薄膜提供参考。     

反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜摩擦特性的研究

以高纯石墨做靶、CHF3/Ar为源气体采用磁控溅射法在不同射频功率条件下制备了氟化类金刚石(F-DLC)薄膜.利用原子力显微镜、纳米压痕、拉曼光谱、红外光谱和摩擦磨损测试仪对薄膜的表面形貌、硬度、键态结构以及摩擦学性能作了具体分析.测试结果表明,制备的薄膜整体较均匀致密,表现出了良好的抗磨减摩性能.当射频功率为120W时,薄膜的摩擦因数低至0.41左右.AFM和纳米压痕显示,薄膜摩擦因数受表面粗糙度和硬度影响,但并非成单调对应关系.拉曼和红外透射光谱表明,随着功率的增加,薄膜中的芳香环比例增加,sp3杂化含量减小,结果显示,CF2反振动强度的减弱和C—C链中较少量H原子的键入都可能得到相对较低的薄膜摩擦因数.     

射频PECVD方法生长含氢非晶碳膜的结构及摩擦学性能

利用射频等离子体增强化学气相沉积技术在不锈钢表面制备了含氢非晶碳膜.采用Raman光谱、红外光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜等研究了薄膜的微观结构和表面形貌,在栓盘摩擦磨损试验机上考察了薄膜在不同载荷与滑动速度下的摩擦学性能.结果表明:所制备的含氢非晶碳膜具有典型的类金刚石结构特征,薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;薄膜与不锈钢球对磨时显示出良好的抗磨减摩性能;薄膜的抗磨减摩性能同对磨件表面上形成的转移膜以及摩擦过程中薄膜结构的石墨化相关.     

医用镁合金表面含氟类金刚石薄膜腐蚀行为研究

为了提高镁合金的表面硬度和耐蚀性,采用等离子体增强化学沉积技术在AZ31镁合金表面制备含氟DLC膜。研究了氟掺杂量对含氟DLC薄膜表面形貌、耐腐蚀性、疏水性和sp²键含量的影响,并探讨了相应的影响机理。结果表明,氟掺杂对AZ31镁合金表面DLC膜的组织和性能有显著影响。随着四氟化碳沉积时间增加,类金刚石薄膜的粗糙度减小,表面光滑;薄膜中的sp²杂化键逐渐增多;类金刚石薄膜的疏水性先增大后减小;当四氟化碳沉积时间为40 min时,类金刚石薄膜表现出优异的耐人体体液腐蚀特性。     

非平衡磁控溅射CrTiAlN镀层摩擦学性能分析

为探讨CrTiAlN镀层高硬度、低磨损机理,应用UDP850/4镀层设备,在高速钢和单晶硅基体上制备了CrTiAlN复合镀层,并测试了其力学性能和摩擦学性能,采用XRD、SEM、TEM等手段对镀层微观组织结构进行了分析.结果表明:在75 V负偏压下沉积的镀层具有显微硬度高、摩擦系数小,磨损率低,膜/基结合和韧性良好;镀层由CrN、TiN、AlN、Cr2N和Ti2N等纳米晶组成;纳米晶粒弥散于非晶的结构是硬度增强的机理;良好的膜基结合、韧性好和低摩擦系数是镀层具有低磨损的原因.     

等离子喷涂纳米和微米Al_2O_3-TiO_2涂层摩擦磨损性能研究

采用大气等离子喷涂的方法制备了纳米和微米Al2O3-TiO2涂层,其中w(TiO2)=13%.分析了涂层组织形貌特征和结合强度等性能,研究了两种涂层在不同载荷下的摩擦磨损性能.结果表明,纳米Al2O3-TiO2涂层是由未熔或半熔纳米颗粒区域与完全熔融粒子铺展区域共同构成的,孔隙率低,显微硬度、结合强度均高于层状结构的微米涂层,且纳米涂层磨损量明显小于微米涂层.高载荷下磨屑均匀细化、圆整,形成微滚珠效应,纳米涂层稳态摩擦系数随载荷增大而下降,而微米涂层摩擦系数随载荷变化不明显.     

激光熔覆Ni-Si基复合涂层组织与性能

利用激光熔覆技术在Ni基高温合金表面制备(Ti,W)C陶瓷增强Ni-Si金属间化合物基复合涂层.通过SEM、XRD、EDS等方法研究涂层相及组织,并测量其显微硬度.结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,结合质量良好;熔覆层主要由Ni固溶体、Ni3(Si,Ti)金属间化合物和(Ti,W)C复相陶瓷组成;熔覆层组织均匀,硬度较高.     

基体偏压对CrTiAlN镀层摩擦磨损性能的影响

应用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术在高速钢和单晶硅基体上制备了一组随基体偏压变化的CrTiAlN梯度镀层,并测试了其摩擦学性能。结果表明,随偏压的增大,镀层的厚度、硬度、膜基结合强度和耐磨性能表现出先升后降、摩擦系数较低、具有良好的韧性;在-75 V左右偏压下沉积的镀层具有最佳的综合性能。通过XRD、SEM的分析表明,由CrN、TiN、AlN、Cr和Ti2N等微晶组成的复合镀层,晶粒细小,属于纳米级颗粒,从而使镀层具有良好的摩擦学性能。     

Si含量对TiAlSiN纳米复合涂层的微观结构和力学性能的影响

采用不同Si含量的TiAlSi复合靶,在Si基底片上用射频磁控溅射工艺沉积了TiAlSiN纳米复合涂层,采用X射线衍射仪（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和纳米压痕技术研究了Si含量对TiAlSiN涂层的微观结构和力学性能的影响.结果表明：TiAlSiN涂层内部形成了Si₃N₄界面相包裹TiAlN纳米等轴晶粒的纳米复合结构.随着Si含量的增加,TiAlSiN涂层的结晶程度先增加后降低,涂层内部的晶粒尺寸先减小后趋于平稳,涂层的力学性能先升高后降低.当Si与TiAl原子比为3：22时获得的最高硬度和弹性模量分别为37.1 GPa和357.3 GPa.     

钨含量对铜基摩擦材料性能的影响

为了探究钨含量对制动用铜基摩擦材料性能的影响,采用热压烧结工艺制备了不同钨含量的铜基摩擦材料,对其物理性能、力学性能和摩擦磨损性能进行了测试。研究表明,铜基摩擦材料的密度随着钨含量的增加而增大,而剪切强度和硬度先增大后减小。钨提高了材料磨损表面微凸体接触的结点强度,从而提高了材料的摩擦因数。适量的钨可以有效地减少磨损表面剥离,有助于在磨损表面形成连续完整的摩擦膜,从而稳定摩擦因数,减小磨损质量。当钨含量过高时,在高温摩擦过程中会产生严重的犁沟或微裂纹,导致摩擦因数剧烈波动和磨损质量增大。钨的质量分数为3%时,铜基摩擦材料在不同温度和压力下具有较为稳定的摩擦因数和较小的磨损质量。     

载荷对纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层摩擦磨损性能的影响

用脉冲电沉积技术制备表面平整光亮的纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层.采用XRD、TEM、SEM、EDS等方法研究了纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层的微观组织结构、表面形貌和合金成分.研究了干滑动摩擦条件下纳米晶镀层的摩擦磨损性能、磨损后的组织结构和硬度的变化.结果表明：纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层的晶体结构为单相面心立方结构.镀层的摩擦系数和磨损量随着摩擦载荷的提高而增大,即镀层的耐磨性随载荷的提高而下降.摩擦磨损使纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层发生晶粒长大,摩擦载荷越大,磨损后镀层的硬度越低.     

脉冲频率对钛合金微弧氧化膜/环氧树脂结合强度的影响

采用微弧氧化法在钛合金表面制备了氧化物陶瓷膜，研究了脉冲频率对膜层组织形貌及膜层／环氧树脂结合强度的影响。用剪切法测试氧化膜与环氧树脂之间的结合强度，通过SEM等研究了陶瓷膜剪切前后表面形貌的变化。结果表明：陶瓷膜表面的微孔直径、粗糙度随微弧氧化脉冲频率的增大而减小。陶瓷膜／环氧树脂的结合强度随脉冲频率的增加先是快速上升，当脉冲频率增加至400Hz时膜层的结合强度达到最高56．9MPa，随后结合强度逐渐下降并趋于平缓。     

烧结温度对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

为了探究烧结温度对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响,通过四种温度(825、850、875、900 ℃)热压烧结,成功制备了铜基粉末冶金摩擦材料。研究了材料的微观组织、密度、硬度、抗压强度、摩擦性能,由此得到材料的较佳烧结温度。结果表明,在四种烧结温度下,材 料中的各元素能均匀地分布在Cu基体中。随着烧结温度的升高,密度、硬度、抗压强度和摩擦因数都先增大后减小,而孔隙率和磨损量先减小后增大。Cr能改善Cu与C之间的湿润性,提高金属基体与非金属组元之间的结合强度,从而使材料的密度增大;Ni、Mn能向Cu中扩散,形成固溶体,阻碍位错运动,提高材料的硬度。铜基粉末冶金摩擦材料较佳烧结温度为850 ℃,此时的密度为6.17 g/cm³,孔隙率为8.62%,维氏硬度为81.2,抗压强度为172.8 MPa,摩擦因数为0.37,磨损量为0.074 g。     

AZ91D镁合金在不同电解液体系中的微弧氧化行为

在3种不同电解液体系中,对AZ91D镁合金表面分别进行微弧氧化处理而得到氧化物陶瓷膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其表面形貌和相组成进行分析,利用划痕仪测试氧化膜与镁合金基底的结合强度,并用电化学工作站分析氧化膜在模拟人体体液中的腐蚀性能.结果表明:在不同电解液体系中所获氧化膜的表面结构和组成不同;随着氧化时间的延长,微弧氧化涂层与基底的结合力先逐渐增加而后趋缓;微弧氧化处理可明显提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能.