类富勒烯碳基薄膜在离子液体润滑剂作用下的摩擦学性能 被引量：4

1

作者 杨保平 龚珍彬 +2 位作者 吴坤尧 赵更锐 张俊彦 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第5期67-71,共5页

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜.采用FEI Tecnai F30型高分辨透射电镜(HRTEM)和LABRAM HR 800型拉曼光谱仪对薄膜的结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、奥林巴斯STM6测量显微镜和X... 利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜.采用FEI Tecnai F30型高分辨透射电镜(HRTEM)和LABRAM HR 800型拉曼光谱仪对薄膜的结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、奥林巴斯STM6测量显微镜和X射线光电子能谱仪(XPS)分析比较薄膜在干摩擦与离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(L-B102)润滑条件下的表界面特性.实验结果表明:所制备的碳基薄膜具有典型的类富勒烯结构;在离子液体作为润滑剂条件下,含氢类富勒烯碳基薄膜在低频率摩擦时表现出减摩性能;在高频率摩擦中表现出优异的抗磨性能,磨损寿命显著提高.其作用机理可能是离子液体在摩擦过程中作为约束液体,当液体与固体表面接触时,由于分子或原子相互吸引的作用,产生物理吸附边界润滑膜,有效地起到减摩抗磨作用. 展开更多

关键词 含氢类富勒烯碳基薄膜 离子液体 摩擦学性能 表面吸附 减摩抗磨

在线阅读 下载PDF 职称材料

真空环境下类富勒烯碳薄膜与不同配副材料的摩擦学性能

2

作者 魏晓莉 程志强 +2 位作者 李春燕 冯钰媛 高凯雄 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期55-62,共8页

目的提高类富勒烯碳薄膜真空摩擦学性能。方法采用等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)制备了类富勒烯碳薄膜(FLC),利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)和纳米力学仪等研究了薄膜厚度、结构及力学性... 目的提高类富勒烯碳薄膜真空摩擦学性能。方法采用等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)制备了类富勒烯碳薄膜(FLC),利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)和纳米力学仪等研究了薄膜厚度、结构及力学性能。采用真空摩擦试验机考察了真空环境下类富勒烯碳薄膜分别与非晶碳薄膜(DLC)、FLC、钢球和MoS_(2)薄膜组成配副的摩擦学性能,结合磨痕形貌和转移膜Raman及HRTEM结构分析,探究了材料的摩擦磨损机制。结果MoS_(2)与FLC组成的摩擦副具有低摩擦因数(0.02)和低磨损率(10‒20 m^(3)/(N·m)),类富勒烯碳薄膜具有高硬度,能够在摩擦过程中支撑容易“坍塌”的MoS_(2)。结论在摩擦过程中类富勒烯结构因剪切力和Mo的催化作用发生解构现象,引起薄膜中的sp3向sp2转变,并且重建为片状石墨片。MoS_(2)形成了转移膜在摩擦过程中扮演的角色一方面是润滑剂,另一方面是催化剂,作为润滑剂能够改善磨损情况,作为催化剂参与类富勒烯结构的重构过程,获得在真空环境下的低摩擦因数和低磨损性能。 展开更多

关键词 真空环境 摩擦 磨损 类富勒烯碳薄膜 二硫化钼 摩擦催化

在线阅读 下载PDF 职称材料

含氢类富勒烯碳薄膜制备及超滑性能研究进展

3

作者 丁雪兴 王兆龙 +2 位作者 张斌 高凯雄 张俊彦 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期97-103,共7页

类富勒烯碳薄膜是一种由弯曲石墨烯镶嵌的非晶网络复合结构,正是由于这种弯曲石墨烯结构(类富勒烯结构)的存在,赋予了薄膜高的硬度,优异的弹性恢复和超低摩擦性能(摩擦因数为0. 002～0. 009)。综述含氢类富勒烯碳薄膜制备方法、纳米结... 类富勒烯碳薄膜是一种由弯曲石墨烯镶嵌的非晶网络复合结构,正是由于这种弯曲石墨烯结构(类富勒烯结构)的存在,赋予了薄膜高的硬度,优异的弹性恢复和超低摩擦性能(摩擦因数为0. 002～0. 009)。综述含氢类富勒烯碳薄膜制备方法、纳米结构调控机制、超低摩擦学机制及后处理对薄膜摩擦学性能的影响;探讨含氢类富勒烯碳薄膜在汽车发动机方面的应用,指出其可有效降低发动机部件的摩擦磨损,有利于发动机的节能减排;总结氢类富勒烯碳薄膜未来工程应用的潜在挑战,指出类富勒烯碳薄膜虽在可控范围内具有超滑性能,但未来如何实现全工况范围超滑和固油复合超滑将是一个主要研究方向。 展开更多

关键词 类富勒烯 石墨烯 超滑 低摩擦 含氢碳膜

在线阅读 下载PDF 职称材料

低摩擦长寿命类富勒烯碳基薄膜的制备及其摩擦学特性 被引量：4

4

作者 吴坤尧 孟志新 +3 位作者 李兆 丁旭 张斌 张俊彦 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期559-562,共4页

以甲烷(CH4)为前躯体,利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅〈n-100〉基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜(FL-C∶H)。采用高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼光谱仪(LABRAM)和多功能X射线光电子能谱仪(XPS)对薄膜及磨屑结构进行表... 以甲烷(CH4)为前躯体,利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅〈n-100〉基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜(FL-C∶H)。采用高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼光谱仪(LABRAM)和多功能X射线光电子能谱仪(XPS)对薄膜及磨屑结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜(SEM)分别测试薄膜的摩擦学性能和观察磨屑的微观形貌。结果表明,所制备的碳基薄膜具有类富勒烯纳米结构,且磨屑的显微结构亦呈现类富勒烯结构的特征。同时,类富勒烯纳米结构的碳基薄膜具有优异的摩擦学性能,与传统非晶类金刚石薄膜相比,其磨损寿命显著提高,在载荷为30N、摩擦速率为0.1m/s下薄膜的磨损寿命为3 538.2m,摩擦系数低至0.012左右,显示出长寿命低摩擦特性。 展开更多

关键词 类富勒烯碳基薄膜 长寿命 低摩擦

在线阅读 下载PDF 职称材料

甲烷流量对类富勒烯碳基薄膜结构与摩擦学性能的影响

5

作者 吴坤尧 宗彦旭 +4 位作者 龚珍彬 杨常清 李兆 鲁媛媛 孟志新 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期158-162,共5页

以甲烷为前驱体,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术沉积类富勒烯碳基(FL-C∶H)薄膜于单晶硅<n-100>基底材料表面。利用高分辨透射电镜(HRTEM)和拉曼光谱仪(Ramman)对薄膜的结构形貌进行表征;通过原位纳米力学测试系统和摩... 以甲烷为前驱体,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术沉积类富勒烯碳基(FL-C∶H)薄膜于单晶硅<n-100>基底材料表面。利用高分辨透射电镜(HRTEM)和拉曼光谱仪(Ramman)对薄膜的结构形貌进行表征;通过原位纳米力学测试系统和摩擦磨损试验机分析比较薄膜在不同甲烷流量的情况下的力学特征及摩擦学特性。实验结果表明:所制备的碳基薄膜具有类富勒烯纳米结构特征,甲烷流量对类富勒烯碳基薄膜(FL-C∶H)的结构和性能具有较大的影响;薄膜的弹性模量、硬度以及薄膜中的类富勒烯结构随着甲烷流量的增加而减小,但是摩擦系数对甲烷流量的变化不敏感。 展开更多

关键词 类富勒烯碳基薄膜 甲烷流量 力学性能 摩擦学性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

氮气流量对类富勒烯碳氮薄膜结构及力学性能的影响 被引量：2

6

作者 冯兴国 杨拉毛草 +4 位作者 周晖 张凯锋 万志华 胡汉军 郑玉刚 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期236-242,共7页

目的在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜,提高9Cr18钢表面强度。方法采用非平衡直流磁控溅射技术,在沉积温度为300℃的Ar和N2混合气氛中溅射C靶,制备类富勒烯CNx薄膜。利用XPS、Raman光谱、SEM研究了类富勒烯CNx薄膜的微观结构,利用纳... 目的在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜,提高9Cr18钢表面强度。方法采用非平衡直流磁控溅射技术,在沉积温度为300℃的Ar和N2混合气氛中溅射C靶,制备类富勒烯CNx薄膜。利用XPS、Raman光谱、SEM研究了类富勒烯CNx薄膜的微观结构,利用纳米压痕仪和球盘摩擦试验机研究了CNx薄膜的力学性能和摩擦学性能。结果类富勒烯CNx薄膜中存在sp2 C—C、sp2 N—C和sp3 C—N化学键,类富勒烯结构的CNx薄膜的ID/IG比值较高且G峰向低峰位移动。随着氮气流量的增加,薄膜的硬度和弹性恢复系数先增大后减小,薄膜的硬度和弹性恢复系数越高,其磨损率越低。结论氮气流量为10 m L/min时制备的CNx薄膜具有较高的硬度和弹性恢复系数以及较低的摩擦系数和磨损率。在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜能显著提高其表面强度。 展开更多

关键词 磁控溅射 类富勒烯碳氮薄膜 微观结构 力学性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

类富勒烯碳薄膜的结构演变及摩擦学性能研究 被引量：1

7

作者 杨保平 岳照凡 +2 位作者 王永富 白永庆 张俊彦 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期7-10,22,共5页

通过等离子体增强化学气相沉积技术,以不同沉积时间在硅表面上制备类富勒烯碳薄膜,探究类富勒烯碳薄膜结构演变和摩擦学性能随沉积时间变化规律。利用拉曼光谱和透射电子显微镜,考察类富勒烯碳薄膜微结构和表面形貌随沉积时间的变化。... 通过等离子体增强化学气相沉积技术,以不同沉积时间在硅表面上制备类富勒烯碳薄膜,探究类富勒烯碳薄膜结构演变和摩擦学性能随沉积时间变化规律。利用拉曼光谱和透射电子显微镜,考察类富勒烯碳薄膜微结构和表面形貌随沉积时间的变化。结果表明:碳薄膜内类富勒烯结构含量随沉积时间先增加后保持不变;采用沉积时间为3 h的类富勒烯碳薄膜组成摩擦配伍对,当载荷从8 N增加到14 N时,摩擦因数从0.013降至0.006,即随载荷的增加实现了由低摩擦向超滑的转变。这是因为摩擦诱使类富勒烯碳薄膜发生结构转变,并形成有利于减少摩擦的类球状或外部石墨壳层闭合的纳米颗粒。 展开更多

关键词 类富勒烯碳薄膜 化学气相沉积 摩擦配伍对

在线阅读 下载PDF 职称材料

类富勒烯结构对含氢碳膜摩擦学性能的影响 被引量：1

8

作者 裴露露 吉利 +3 位作者 李红轩 刘晓红 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期68-75,共8页

目的研究类富勒烯结构含氢碳膜的摩擦学性能及润滑机理。方法采用闭合场非平衡反应磁控溅射技术,通过调节靶电流制备出类富勒烯结构含氢碳膜(FL-C:H)与非晶含氢碳膜(a-C:H)。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜观察薄膜表面与断面的形貌... 目的研究类富勒烯结构含氢碳膜的摩擦学性能及润滑机理。方法采用闭合场非平衡反应磁控溅射技术,通过调节靶电流制备出类富勒烯结构含氢碳膜(FL-C:H)与非晶含氢碳膜(a-C:H)。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜观察薄膜表面与断面的形貌,通过傅里叶红外光谱仪表征了碳膜的碳氢键结构,通过纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损实验评价薄膜的力学及摩擦学性能,通过透射电子显微镜分析磨屑结构,并通过光学显微镜及三维轮廓仪对磨斑及磨痕形貌进行分析。结果类富勒烯结构对薄膜的机械力学性能影响不大,但是对其大载荷下的摩擦学性能有影响。与a-C:H碳膜相比,小载荷下(5 N),FL-C:H碳膜的摩擦系数较高,大载荷下(20 N),FL-C:H碳膜具有较低的摩擦系数(0.03)和磨损率(4.8×10^−8 mm^3/(m·N)),并且其摩擦界面形成了类球状纳米结构颗粒。随着载荷的增加,FL-C:H碳膜的摩擦系数和磨损率先降低,后基本不变,在载荷大于15 N时,摩擦界面形成了类球状纳米结构颗粒。结论类球状纳米结构颗粒的形成能降低薄膜的摩擦系数和磨损率,而FL-C:H碳膜比a-C:H碳膜更易在摩擦界面形成类球状纳米结构颗粒。这种类球状纳米结构的形成还依赖于载荷的大小(大载荷时更易形成),因此类富勒烯碳膜在大载荷下更易保持低的摩擦系数及磨损率。 展开更多

关键词 类富勒烯结构 含氢碳膜 反应磁控溅射 摩擦学性能 类球状纳米结构

在线阅读 下载PDF 职称材料

含氢类富勒烯碳膜在不同润滑介质下的摩擦学性能 被引量：1

9

作者 蒙燕林 凌晓 王彦 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2018年第4期11-15,共5页

利用等离子体增强化学气相沉积技术,在钢球和硅基底上制备含氢类富勒烯碳膜(FL-C:H),并利用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、场发射高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及纳米压痕仪等手段分析了FL-C:H薄膜的结构和力学性能,并通过摩擦... 利用等离子体增强化学气相沉积技术,在钢球和硅基底上制备含氢类富勒烯碳膜(FL-C:H),并利用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、场发射高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及纳米压痕仪等手段分析了FL-C:H薄膜的结构和力学性能,并通过摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪和光学显微镜研究了在PAO6和发动机油的润滑介质下FL-C:H薄膜对摩时的摩擦学性能.结果表明:在PAO6和发动机油作为润滑介质下FL-C:H薄膜与FL-C:H薄膜对摩具有较低的摩擦系数和磨损率,能够起到更好得润滑作用. 展开更多

关键词 含氢类富勒烯薄膜 摩擦学性能 低摩擦 低磨损

在线阅读 下载PDF 职称材料

界面调控对类金刚石碳基薄膜/铜摩擦副摩擦学行为的影响 被引量：6

10

作者 吴刊选 刘增家 +4 位作者 郑韶先 张广安 李霞 鲁志斌 蒲吉斌 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期197-205,共9页

无氢DLC/金属铜摩擦副体系摩擦系数高且不易调控,调整DLC/金属铜摩擦界面从而降低其摩擦系数是亟待解决的问题.本研究中通过制备含氢与无氢类金刚石碳基薄膜,采用试验分析与模拟计算结合的方法研究了不同氢含量碳基薄膜与铜配副的摩擦... 无氢DLC/金属铜摩擦副体系摩擦系数高且不易调控,调整DLC/金属铜摩擦界面从而降低其摩擦系数是亟待解决的问题.本研究中通过制备含氢与无氢类金刚石碳基薄膜,采用试验分析与模拟计算结合的方法研究了不同氢含量碳基薄膜与铜配副的摩擦学特性并讨论了氢原子在摩擦界面对改善摩擦学性能所起的作用.结果表明:摩擦界面的结构特性对于类金刚石碳基薄膜/铜配副体系摩擦学性能有非常重要的影响,氢原子可以通过减小摩擦副之间的黏着从而起到调节摩擦界面的作用.通过向DLC中掺杂氢等钝化元素可有效调控界面处的相互作用从而调控体系摩擦学性能.本研究方法为降低DLC/铜摩擦副体系摩擦系数提供参考. 展开更多

关键词 类金刚石碳基薄膜 调节 摩擦界面 黏着

在线阅读 下载PDF 职称材料

多层结构设计对类石墨碳基薄膜摩擦学性能的影响 被引量：1

11

作者 范恒华 李迎春 +2 位作者 聂傲男 邱明 庞晓旭 《热加工工艺》 北大核心 2022年第16期93-100,共8页

采用直流磁控溅射法在15-5PH钢样片上制备Cr/GLC单层膜和具有6个交替结构的Cr/GLC多层膜。利用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)对薄膜结构进行表征;采用纳米压痕仪、划痕仪等测试其力学性能;利用MFT-5000多功能摩擦磨损试验机测试薄... 采用直流磁控溅射法在15-5PH钢样片上制备Cr/GLC单层膜和具有6个交替结构的Cr/GLC多层膜。利用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)对薄膜结构进行表征;采用纳米压痕仪、划痕仪等测试其力学性能;利用MFT-5000多功能摩擦磨损试验机测试薄膜在大气及海水环境中的摩擦磨损性能,并分析其磨损机理。结果表明:多层结构设计提高了薄膜的致密度和石墨化程度,降低了内应力,Cr/GLC多层膜的膜基结合力、硬度及弹性模量均高于Cr/GLC单层膜。中、低载荷时,两种类石墨碳基薄膜的磨损形式以磨粒磨损为主,Cr/GLC多层膜在大气环境及海水环境下较Cr/GLC薄膜具有更好的摩擦学性能。高载荷下,Cr/GLC多层膜在大气环境下仍具有较好的摩擦学性能,但在海水环境下的耐磨性劣化。 展开更多

关键词 磁控溅射 类石墨碳基薄膜 摩擦磨损性能 多层膜

在线阅读 下载PDF 职称材料

兰州化物所多尺度强韧化类金刚石碳基薄膜研究与应用取得进展

12

《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期387-387,共1页

中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室薛群基院士和王立平研究员带领的团队在多尺度强韧化类金刚石碳基薄膜研究与应用方面取得了重要进展。

关键词 类金刚石 强韧化 多尺度 固体润滑国家重点实验室 应用 薄膜 碳基 兰州

在线阅读 下载PDF 职称材料

兰州化物所：多尺度强韧化类金刚石碳基薄膜研究与应用取得进展

13

《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期141-141,共1页

中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室薛群基院士和王立平研究员带领的团队在多尺度强韧化类金刚石碳基薄膜研究与应用方面取得了重要进展。

关键词 类金刚石 强韧化 多尺度 固体润滑国家重点实验室 应用 薄膜 碳基 兰州

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳基薄膜场致电子发射研究进展 被引量：1

14

作者 樊志琴 王世建 +3 位作者 李瑞 蔡根旺 程仁志 杨培霞 《科学技术与工程》 2008年第16期4576-4582,共7页

碳基薄膜,如金刚石、类金刚石(DLC)和碳纳米管(CNT)等,具有独特的电子、力学、化学特性,且易制备,作为冷阴极场发射材料在平板显示领域有潜在的应用价值而引起了人们的极大兴趣。简要回顾了碳基薄膜的发展历史,综述了碳基薄膜的场发射... 碳基薄膜,如金刚石、类金刚石(DLC)和碳纳米管(CNT)等,具有独特的电子、力学、化学特性,且易制备,作为冷阴极场发射材料在平板显示领域有潜在的应用价值而引起了人们的极大兴趣。简要回顾了碳基薄膜的发展历史,综述了碳基薄膜的场发射机理及研究进展。 展开更多

关键词 碳基薄膜 场发射 金刚石 类金刚石 碳纳米管

在线阅读 下载PDF 职称材料

常用碳基固体润滑薄膜的研究现状与展望 被引量：9

15

作者 石佳东 韩翠红 +3 位作者 刘倩 马国政 王海斗 李国禄 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期81-96,137,共17页

首先从碳基固体润滑薄膜的应用需求与成本效益出发,探讨了研究碳基固体润滑薄膜的迫切要求和重要意义,然后对类金刚石(DLC)薄膜、类富勒烯(FLC)薄膜及石墨烯薄膜三类最常用的碳基固体润滑薄膜的研究现状进行了较详细的介绍。其中,重点... 首先从碳基固体润滑薄膜的应用需求与成本效益出发,探讨了研究碳基固体润滑薄膜的迫切要求和重要意义,然后对类金刚石(DLC)薄膜、类富勒烯(FLC)薄膜及石墨烯薄膜三类最常用的碳基固体润滑薄膜的研究现状进行了较详细的介绍。其中,重点介绍了DLC薄膜的三种减摩抗磨机理,探讨了掺杂元素改性对DLC薄膜硬度、摩擦系数和磨损率等多个方面的影响,并指出外部因素(基体材料、过渡层和应用环境等)对DLC薄膜性能的重要作用。探讨了掺氢、掺氟和掺氮对FLC薄膜构性转变和摩擦学性能的影响。总体来说,氟掺杂导致FLC结构变化,并显著改变薄膜硬度;掺氮会诱导类富勒烯微结构的增加;掺氢FLC薄膜热处理后可达到超润滑状态。总结了石墨烯薄膜制备工艺的发展、石墨烯基复合薄膜的摩擦学性能和石墨烯薄膜在不同基体材料的应用。最后,指出了碳基润滑薄膜领域亟待解决的关键难题,并对未来的研究方向做出了预测。 展开更多

关键词 碳基润滑薄膜 类金刚石薄膜 类富勒烯薄膜 石墨烯 摩擦学

在线阅读 下载PDF 职称材料

沉积温度对钢球表面含氢碳薄膜结构和摩擦学性能的影响 被引量：4

16

作者 付宇 路阳 +2 位作者 杨效田 王永富 张俊彦 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期113-121,共9页

目前,含有类富勒烯碳结构的氢化碳薄膜(FL-C:H)主要通过等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在单晶硅表面制备。文中在碳薄膜PECVD沉积工艺之前,通过额外引入原位渗氮方法在钢球表面沉积过渡层以增强薄膜与基材结合力,从而成功制备了... 目前,含有类富勒烯碳结构的氢化碳薄膜(FL-C:H)主要通过等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在单晶硅表面制备。文中在碳薄膜PECVD沉积工艺之前,通过额外引入原位渗氮方法在钢球表面沉积过渡层以增强薄膜与基材结合力,从而成功制备了具有类富勒烯结构的含氢碳薄膜。通过改变钢球表面碳膜沉积时间(30、60、90、120、150和180 min)获得厚度不同、结构变化的碳膜,进而研究碳膜的结构演变与摩擦学性能之间的关系。结果表明:FL-C:H薄膜PECVD沉积工艺(采用了比额外引入的原位渗氮工艺更低的基底偏压)使钢基底温度随沉积时间增加而下降,导致薄膜结构转变。碳膜结构最初为类石墨结构,随着沉积时间的增长逐渐转变为类富勒烯结构;沉积时间为180 min的碳基薄膜具有超低摩擦因数(0.009)和超长磨损寿命(53 000个周期)。 展开更多

关键词 超低摩擦 含氢碳膜 类石墨 类富勒烯

在线阅读 下载PDF 职称材料

类聚合物碳薄膜的制备及其摩擦学研究进展 被引量：2

17

作者 崔龙辰 王军军 黄伟九 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期797-804,共8页

空间润滑技术是支持航天工程的基础性关键技术,与航天工程的成败直接相关,对有效载荷的使用性能具有重要影响。近年来,我国航天事业的快速发展对空间飞行器提出了超长寿命、超高精度、高稳定度、大转矩、低功耗、低振动、低噪音、小型... 空间润滑技术是支持航天工程的基础性关键技术,与航天工程的成败直接相关,对有效载荷的使用性能具有重要影响。近年来,我国航天事业的快速发展对空间飞行器提出了超长寿命、超高精度、高稳定度、大转矩、低功耗、低振动、低噪音、小型化、轻量化等新要求。这些新要求将迫使空间润滑由传统润滑向超润滑(摩擦系数低于0.01的润滑状态)的方向发展。类聚合物碳(PLC)薄膜因在高真空下具有超润滑性能而被视为一种潜在的新型空间固体润滑材料。PLC薄膜是一种具有高氢含量(40%(原子分数,下同)以上)、低硬度(10 GPa以下)、宽光学带隙(1.7～4 eV)等类似碳氢聚合物特征的含氢非晶碳(a-C:H)薄膜。与其他a-C:H薄膜一样,PLC薄膜的制备也是采用基于等离子体放电的真空气相沉积技术,但是PLC薄膜的生长需要在低离子能量条件下进行。因此,PLC薄膜的生长由表面吸附机理主导,这使得PLC薄膜具有较高的氢含量和较大的自由体积。基底偏压是控制离子能量的主要沉积参数:低的基底负偏压对应于低的离子能量。常见的PLC制备技术有:反应磁控溅射、电感耦合等离子体化学气相沉积、微波辅助射频等离子体化学气相沉积等。目前研究者提出了两种摩擦机理来解释PLC薄膜在高真空下的超润滑行为:氢钝化机理和网络结构弛豫机理。这两种机理分别从化学和机械的角度解释PLC薄膜的超润滑行为。氢钝化机理强调氢原子对PLC摩擦界面处碳悬键的钝化作用,该机理已经被许多实验和理论研究验证。网络结构弛豫机理突出自由体积增强PLC网络结构弛豫能力,进而减弱摩擦界面处微凸体间碰撞阻力的作用。尽管有一些实验结果可以佐证网络结构弛豫机理,但是目前还缺少在原子尺度上对该机理的进一步证实和阐述。本文综述了PLC薄膜的真空沉积技术及其摩擦学性能与机理的研究进展,指出了低离子能量是沉积PLC薄膜的关键,并凸显了"自由体积"在PLC薄膜摩擦磨损中的角色。最后,对未来PLC薄膜的研究发展方向进行了展望,指出PLC薄膜的纳米复合化和多层化有望成为实现长寿命超润滑与环境自适应超润滑的技术突破口。 展开更多

关键词 类聚合物碳薄膜 真空沉积 基底偏压 超润滑 自由体积

在线阅读 下载PDF 职称材料

DLC薄膜固体超滑机理及影响因素研究进展

18

作者 于卿源 陈新春 张晨辉 《中国表面工程》 北大核心 2025年第1期1-22,共22页

类金刚石碳基(Diamond-like carbon,DLC)薄膜可在干燥固体接触工况下表现出0.001量级的极低摩擦因数(固体超滑),为解决真空、高应力及宽温域等极端工况下的摩擦学问题提供新的技术路线,近年来引起学界的广泛关注。然而,DLC的制备工艺路... 类金刚石碳基(Diamond-like carbon,DLC)薄膜可在干燥固体接触工况下表现出0.001量级的极低摩擦因数(固体超滑),为解决真空、高应力及宽温域等极端工况下的摩擦学问题提供新的技术路线,近年来引起学界的广泛关注。然而,DLC的制备工艺路线及成分结构复杂多样,并且其自润滑特性同时受内在成分结构和外部工况条件的显著影响,为其工程服役性能带来较大不确定性。鉴于此,归纳了DLC目前的结构体系、沉积工艺原理发展概况,介绍了DLC面向固体超滑的结构调控研究进展;回顾了超滑现象的发现及DLC超滑研究历程,并根据超滑界面材料、润滑机理汇总介绍了其最新研究进展;讨论了薄膜成分及成键结构、环境氛围、接触应力及环境温度等因素对DLC固体超滑行为的影响规律和微观机制;从机械特性、界面元素成分及成键结构演化角度总结分析了DLC固体超滑的机理,指明了转移膜的形成及其界面悬键钝化、类石墨结构演化对DLC实现鲁棒性超滑的关键作用;最后对DLC摩擦学领域科学及工程问题、未来研究方向进行了展望。研究可为新一代面向极端工况的固体润滑涂层设计提供理论支持。 展开更多

关键词 类金刚石碳基(DLC)薄膜 固体超滑 极端工况 结构演化

在线阅读 下载PDF 职称材料

不同轴承钢基体沉积Ti-GLC薄膜的高温摩擦学性能 被引量：2

19

作者 聂傲男 李迎春 +3 位作者 范恒华 毕明龙 邱明 尹津龙 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期187-195,共9页

针对航空发动机主轴轴承服役工况恶劣和类石墨碳基薄膜在高温环境下的性能研究不足等问题,采用磁控溅射技术在不同轴承钢基体(M50钢、M50NiL钢和W9Cr4V2Mo钢)上沉积Ti-GLC薄膜,探究在不同温度下的摩擦学性能。采用SEM、Raman分析薄膜的... 针对航空发动机主轴轴承服役工况恶劣和类石墨碳基薄膜在高温环境下的性能研究不足等问题,采用磁控溅射技术在不同轴承钢基体(M50钢、M50NiL钢和W9Cr4V2Mo钢)上沉积Ti-GLC薄膜,探究在不同温度下的摩擦学性能。采用SEM、Raman分析薄膜的微观结构,采用纳米压痕仪、划痕仪等测试其力学性能,利用MFT-5000型多功能摩擦磨损试验机测试所镀薄膜在不同温度下(室温、200℃、250℃和300℃)的摩擦学性能。结果表明:在三种不同轴承钢基体沉积的Ti-GLC薄膜,其硬度和弹性模量变化不大,结合力从大到小依次为M50>M50NiL>W9Cr4V2Mo。随着温度的升高,三种钢基体沉积Ti-GLC薄膜的摩擦因数均逐渐增大,而磨损率则先减小后增大,且表现出不同的磨损形式。三种轴承钢基体沉积Ti-GLC薄膜的最佳工作温度区间为室温~200℃,M50钢基体所镀薄膜具有更好的力学性能和摩擦学性能,其结合力达到80 N以上,300℃时的平均摩擦因数为0.125,磨损率仅为3.05×10^(−17) m^(3)/(N·m)。研究成果为类石墨碳基薄膜在高温环境下的实际应用奠定了理论基础。 展开更多

关键词 磁控溅射 类石墨碳基薄膜 高温 摩擦学性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

M50钢表面磁控溅射Ti-GLC薄膜高温摩擦学性能 被引量：2

20

作者 李迎春 谷守旭 +2 位作者 邱明 范恒华 聂傲男 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期87-93,共7页

为了研究高温环境下轴承钢基体上Ti掺杂类石墨碳基薄膜的实际应用,采用非平衡磁控溅射技术在M50钢表面制备Ti-GLC膜,分别在不同温度、不同线速度下与Al2O3陶瓷球进行摩擦磨损试验,研究其高温摩擦学性能及磨损机理。结果表明,随着温度的... 为了研究高温环境下轴承钢基体上Ti掺杂类石墨碳基薄膜的实际应用,采用非平衡磁控溅射技术在M50钢表面制备Ti-GLC膜,分别在不同温度、不同线速度下与Al2O3陶瓷球进行摩擦磨损试验,研究其高温摩擦学性能及磨损机理。结果表明,随着温度的升高,Ti-GLC膜中的sp2键含量逐渐增大,石墨化程度加重,硬度和弹性模量逐渐降低,膜基结合力也有所降低。在室温~200℃,所制备的Ti-GLC薄膜保持优异的低摩擦与耐磨损性能,为Ti-GLC薄膜的最佳服役温度区域。在200 mm/s下,随着温度的升高,磨损形式由轻微的黏着磨损和磨粒磨损逐渐转变为严重的磨粒磨损和氧化磨损。 展开更多

关键词 磁控溅射 类石墨碳基薄膜 高温 摩擦磨损 微观结构

在线阅读 下载PDF 职称材料