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TC4钛合金表面类金刚石薄膜在模拟体液中的摩擦-腐蚀性能
1
作者
苏峰华
陈艺昌
+2 位作者
唐邕涛
孙建芳
陈彦军
《润滑与密封》
北大核心
2025年第8期1-10,共10页
TC4钛合金用作人工关节时长期处于摩擦与腐蚀的耦合作用下,需对其表面进行合理改性以提升其服役寿命。类金刚石薄膜(DLC)因其优异的自润滑性和化学惰性在改善金属耐磨耐蚀方面具有应用的潜力。通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术...
TC4钛合金用作人工关节时长期处于摩擦与腐蚀的耦合作用下,需对其表面进行合理改性以提升其服役寿命。类金刚石薄膜(DLC)因其优异的自润滑性和化学惰性在改善金属耐磨耐蚀方面具有应用的潜力。通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在TC4钛合金表面制备含氢DLC薄膜,同时采用表面热氧化(TO)钛合金作为对照。采用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)研究DLC薄膜和TO钛合金的表面形貌和化学组成;采用纳米压痕和划痕仪测试DLC薄膜和TO钛合金的表面硬度和结合力;采用摩擦-腐蚀试验机研究DLC薄膜和TO钛合金在Hank′s模拟体液中的摩擦-腐蚀性能。结果表明,DLC薄膜和TO处理均改善了TC4钛合金的磨损腐蚀性能。其中,DLC薄膜的腐蚀速率比TO钛合金低,且其摩擦因数和磨损率均远小于TO钛合金。尤其是,DLC薄膜的摩擦开路电位仅为-0.27 V,表现出优异的耐磨和耐蚀效果。这主要得益于DLC薄膜的致密性好、化学惰性强、耐磨性好且结合力高,导致Hank′s溶液难以通过DLC薄膜的表面从而侵蚀基材。
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关键词
TC4钛合金
类金刚石薄膜
热氧化
模拟体液
摩擦-腐蚀
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职称材料
钛合金表面DLC薄膜的制备及其与不同材料配副的摩擦学性能研究
被引量：
13
2
作者
孙建芳
唐邕涛
+1 位作者
苏峰华
李助军
《摩擦学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期953-963,共11页
利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在钛合金TC4表面制备了梯度结构DLC薄膜,并研究了DLC薄膜微观形貌结构、力学性能以及不同对偶球材料(包括4种陶瓷与4种金属材料)对其摩擦学性能的影响.结果表明:所制备的梯度结构DLC薄膜表面相对...
利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在钛合金TC4表面制备了梯度结构DLC薄膜,并研究了DLC薄膜微观形貌结构、力学性能以及不同对偶球材料(包括4种陶瓷与4种金属材料)对其摩擦学性能的影响.结果表明:所制备的梯度结构DLC薄膜表面相对光滑平坦且与基底结合紧密,具有良好的力学性能;对于陶瓷球/DLC配副,在摩擦过程中由于对偶球硬度较大且耐磨,从而在陶瓷球表面易于形成稳定的碳质转移膜,SiC/DLC、Si_(3)N_(4)/DLC和ZrO_(2)/DLC表现为轻微的磨粒磨损和黏着磨损,而Al_(2)O_(3)球表面的碳元素含量较高使得DLC薄膜虽然发生破损和剥落但其摩擦系数仍保持在较低水平;金属球/DLC与陶瓷/DLC相比较,由于金属对偶球硬度较低,在摩擦过程中碳质转移膜无法稳定地覆盖在金属球,引起较高的摩擦系数,Al/DLC主要表现为严重的磨粒磨损,而Brass/DLC、304SS/DLC和GCr15/DLC主要为轻微的磨粒磨损或黏着磨损;SiC/DLC、ZrO_(2)/DLC、304SS/DLC和GCr15/DLC的DLC薄膜均具有较低的摩擦系数和磨损率且对偶球的磨斑较小,故其为较合理的摩擦副.赫兹接触分析表明,陶瓷/DLC中除了ZrO_(2)/DLC,平均摩擦系数和计算接触半径的变化趋势是一致的,而在金属/DLC中并未发现这一规律.
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关键词
钛合金
DLC薄膜
对偶球
摩擦磨损
赫兹接触分析
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职称材料
题名
TC4钛合金表面类金刚石薄膜在模拟体液中的摩擦-腐蚀性能
1
作者
苏峰华
陈艺昌
唐邕涛
孙建芳
陈彦军
机构
广州机械科学研究院有限公司
华南理工大学机械与汽车工程学院
先进密封技术创新中心
出处
《润滑与密封》
北大核心
2025年第8期1-10,共10页
基金
国家橡塑密封工程技术研究中心开放基金课题
广东省基础与应用基础研究基金项目(2023A1515240006)。
文摘
TC4钛合金用作人工关节时长期处于摩擦与腐蚀的耦合作用下,需对其表面进行合理改性以提升其服役寿命。类金刚石薄膜(DLC)因其优异的自润滑性和化学惰性在改善金属耐磨耐蚀方面具有应用的潜力。通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在TC4钛合金表面制备含氢DLC薄膜,同时采用表面热氧化(TO)钛合金作为对照。采用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)研究DLC薄膜和TO钛合金的表面形貌和化学组成;采用纳米压痕和划痕仪测试DLC薄膜和TO钛合金的表面硬度和结合力;采用摩擦-腐蚀试验机研究DLC薄膜和TO钛合金在Hank′s模拟体液中的摩擦-腐蚀性能。结果表明,DLC薄膜和TO处理均改善了TC4钛合金的磨损腐蚀性能。其中,DLC薄膜的腐蚀速率比TO钛合金低,且其摩擦因数和磨损率均远小于TO钛合金。尤其是,DLC薄膜的摩擦开路电位仅为-0.27 V,表现出优异的耐磨和耐蚀效果。这主要得益于DLC薄膜的致密性好、化学惰性强、耐磨性好且结合力高,导致Hank′s溶液难以通过DLC薄膜的表面从而侵蚀基材。
关键词
TC4钛合金
类金刚石薄膜
热氧化
模拟体液
摩擦-腐蚀
Keywords
TC4 titanium alloy
diamond-like carbon film
thermal oxidation
simulate body fluids
tribo-corrosion
分类号
TH117.1 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
钛合金表面DLC薄膜的制备及其与不同材料配副的摩擦学性能研究
被引量：
13
2
作者
孙建芳
唐邕涛
苏峰华
李助军
机构
华南理工大学机械与汽车工程学院
清华大学摩擦学国家重点实验室
广州铁路职业技术学院机械与电子学院
出处
《摩擦学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期953-963,共11页
基金
国家自然科学基金项目(51775191)
清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金项目(SKLTKF19B13)
广州市基础与应用基础研究项目(202102080422)资助。
文摘
利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在钛合金TC4表面制备了梯度结构DLC薄膜,并研究了DLC薄膜微观形貌结构、力学性能以及不同对偶球材料(包括4种陶瓷与4种金属材料)对其摩擦学性能的影响.结果表明:所制备的梯度结构DLC薄膜表面相对光滑平坦且与基底结合紧密,具有良好的力学性能;对于陶瓷球/DLC配副,在摩擦过程中由于对偶球硬度较大且耐磨,从而在陶瓷球表面易于形成稳定的碳质转移膜,SiC/DLC、Si_(3)N_(4)/DLC和ZrO_(2)/DLC表现为轻微的磨粒磨损和黏着磨损,而Al_(2)O_(3)球表面的碳元素含量较高使得DLC薄膜虽然发生破损和剥落但其摩擦系数仍保持在较低水平;金属球/DLC与陶瓷/DLC相比较,由于金属对偶球硬度较低,在摩擦过程中碳质转移膜无法稳定地覆盖在金属球,引起较高的摩擦系数,Al/DLC主要表现为严重的磨粒磨损,而Brass/DLC、304SS/DLC和GCr15/DLC主要为轻微的磨粒磨损或黏着磨损;SiC/DLC、ZrO_(2)/DLC、304SS/DLC和GCr15/DLC的DLC薄膜均具有较低的摩擦系数和磨损率且对偶球的磨斑较小,故其为较合理的摩擦副.赫兹接触分析表明,陶瓷/DLC中除了ZrO_(2)/DLC,平均摩擦系数和计算接触半径的变化趋势是一致的,而在金属/DLC中并未发现这一规律.
关键词
钛合金
DLC薄膜
对偶球
摩擦磨损
赫兹接触分析
Keywords
titanium alloy
DLC film
mating balls
friction and wear
Hertzian contact analysis
分类号
TH117.3 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
TC4钛合金表面类金刚石薄膜在模拟体液中的摩擦-腐蚀性能
苏峰华
陈艺昌
唐邕涛
孙建芳
陈彦军
《润滑与密封》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
2
钛合金表面DLC薄膜的制备及其与不同材料配副的摩擦学性能研究
孙建芳
唐邕涛
苏峰华
李助军
《摩擦学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
13
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职称材料
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