金属掺杂构筑复合类金刚石碳膜及其摩擦学性能

发布时间：2017-07-19 20:13

  本文关键词：金属掺杂构筑复合类金刚石碳膜及其摩擦学性能

  更多相关文章： 磁控溅射 复合类金刚石碳膜 摩擦学性能 水环境

【摘要】：在当前国家能源缺口越来越大,现代工业对节能、环保和高效等方面需求的提高,使研究与开发具有高硬度、强韧性和低摩擦等特性的减摩抗磨碳基薄膜材料具有极其重要的价值和意义。本论文采用反应磁控溅射技术成功制备了系列金属掺杂复合类金刚石碳膜,基于大气环境下的干摩擦和水环境下的水润滑摩擦,系统考察了制备过程中的甲烷流量对金属元素掺杂复合DLC薄膜的微结构和摩擦学性能的影响,主要结论如下:1.随着甲烷流量的增大,Ti/a-C:H复合薄膜的厚度降低,碳原子的sp~3杂化键在薄膜中含量呈现出逐渐增加的趋势。大气环境中Ti/a-C:H复合薄膜的摩擦系数与磨损率均随着甲烷流量的逐渐增加呈现先降低后上升的变化规律;甲烷流量为12sccm的条件下所制备Ti/a-C:H复合薄膜具有最低的摩擦系数和磨损率,分别为0.09和6.8×10-7mm3/Nm,同时其在水环境条件下也表现出良好的摩擦学性能,摩擦系数和磨损率分别为0.08和5.1×10-7mm3/Nm。2.采用直流反应磁控溅射系统沉积Cr/a-C:H复合薄膜时,甲烷流量为20sccm的条件下所沉积的Cr/a-C:H复合薄膜中掺杂有最佳的金属Cr元素含量,此时Cr/a-C:H复合薄膜具有较高的硬度与高的薄膜与基底之间的结合力,并在大气环境下能得到最低的摩擦系数,同时薄膜的磨损率也最低。在去离子水润滑条件下Cr/a-C:H复合薄膜测试得到的摩擦系数和磨损率比在大气环境下测试得到的要低,Cr/a-C:H复合薄膜在水环境中具有更优秀的摩擦学性能。3.制备的Fe/a-C:H复合薄膜具有典型的金属掺杂复合类金刚石碳膜微结构。在甲烷流量为18sccm的制备条件下所制备的Fe/a-C:H复合薄膜在大气环境和去离子水水润滑条件下均具有最低的摩擦系数和最佳的抗磨损性能,并且在去离子水润滑的条件下薄膜表现出的摩擦系数和磨损率比大气环境下的相对要低。
【关键词】：磁控溅射 复合类金刚石碳膜 摩擦学性能 水环境
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 类金刚石碳基薄膜材料的概述7-13
• 1.1.1 类金刚石碳基薄膜的结构和种类7-9
• 1.1.2 类金刚石碳基薄膜的性能与应用9-10
• 1.1.3 类金刚石碳基薄膜的制备方法10-11
• 1.1.4 类金刚石碳基薄膜存在的问题11-13
• 1.2 金属掺杂复合类金刚石碳膜的研究现状13-15
• 1.2.1 碳化物金属掺杂复合类金刚石碳膜13-14
• 1.2.2 非碳化物金属掺杂复合类金刚石碳膜14-15
• 1.3 本课题的研究意义和研究内容15-17
• 1.3.1 课题的研究意义15-16
• 1.3.2 课题的研究内容16-17
• 第二章 Ti/a-C:H复合薄膜微观结构和性能的研究17-29
• 2.1 前言17-18
• 2.2 实验过程18-19
• 2.2.1 薄膜的制备18
• 2.2.2 薄膜的表征18-19
• 2.3 结果与讨论19-28
• 2.3.1 微结构19-23
• 2.3.4 机械性能23-24
• 2.3.5 摩擦磨损行为24-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 Cr/a-C:H复合薄膜微观结构和性能的研究29-40
• 3.1 前言29
• 3.2 实验部分29-30
• 3.2.1 薄膜的制备29-30
• 3.2.2 薄膜的表征30
• 3.3 实验结果30-37
• 3.3.1 微结构30-33
• 3.3.2 机械性能33-34
• 3.3.3 摩擦磨损行为34-37
• 3.4 结果讨论37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 Fe/a-C:H复合薄膜微观结构和性能的研究40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 实验部分40-41
• 4.2.1 薄膜的制备40-41
• 4.2.2 薄膜的表征41
• 4.3 实验结果41-48
• 4.3.1 微结构41-44
• 4.3.2 机械性能44-45
• 4.3.3 摩擦磨损行为45-48
• 4.4 结果讨论48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 结论51-52
• 参考文献52-57
• 致谢57-58
• 攻读学位期间的研究成果58-59

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4 司e，

本文编号：564659