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乙炔流量对四面体含氢非晶碳薄膜结构、机械特性和大气摩擦学性能的影响
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作者 历健 郝宏 +5 位作者 周志勇 汪科良 郑玉刚 赵蒙 周晖 张凯锋 《材料导报》 北大核心 2025年第15期34-41,共8页
采用脉冲激光诱导阴极真空电弧(PLICVA)技术在乙炔气氛中制备四面体含氢非晶碳(ta-C:H)薄膜,通过调控乙炔流量(0~40 sccm)研究其对薄膜微观结构、机械特性及大气摩擦学性能的影响。结果表明,随着乙炔流量的增加,薄膜表面大颗粒密度显著... 采用脉冲激光诱导阴极真空电弧(PLICVA)技术在乙炔气氛中制备四面体含氢非晶碳(ta-C:H)薄膜,通过调控乙炔流量(0~40 sccm)研究其对薄膜微观结构、机械特性及大气摩擦学性能的影响。结果表明,随着乙炔流量的增加,薄膜表面大颗粒密度显著降低,表面质量得到有效改善;薄膜中sp^(3)C杂化键含量呈梯度递减趋势;纳米硬度从不含乙炔的ta-C薄膜的57.95 GPa下降至乙炔流量40 sccm下沉积的ta-C:H薄膜的44.71 GPa。随着乙炔流量的增加,膜基结合强度呈先增后减的非线性变化;薄膜摩擦系数逐渐降低,磨损率逐渐升高。5 N载荷下,不含乙炔的ta-C薄膜表现出0.156的摩擦系数和3.22×10^(-16)m^(3)·N^(-1)·m^(-1)的低磨损率;乙炔流量40 sccm下沉积的ta-C:H薄膜的摩擦系数降至0.128,但磨损率升至7.92×10^(-16)m^(3)·N^(-1)·m^(-1)。机理分析表明,引入氢后薄膜表面悬键钝化作用增强,在摩擦磨损过程中形成转移膜,滑行界面石墨化产生协同润滑作用,使摩擦系数逐渐减小。本工作可为优化ta-C:H薄膜提供实验依据和理论支撑。 展开更多
关键词 四面体含氢非晶碳(ta-C:H) 脉冲激光诱导阴极真空电弧(plicva) 乙炔流量 微观结构 机械特性 大气摩擦学性能
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