干摩擦條件下晶體硅材料摩擦磨損性能的試驗研究.pdf

1、單晶硅作為微機電系統(tǒng)的基礎(chǔ)材料，它在干摩擦下的摩擦磨損性能會直接影響到微機電系統(tǒng)的物理機械性能。故本文考慮到影響單晶硅摩擦磨損性能的因素，從工況條件與表面處理兩個方面，對其摩擦磨損性能、磨痕形貌特征以及磨損機理進行了系統(tǒng)的研究。
　　選擇氮化硅/硅、鋼/硅以及瑪瑙/硅三種摩擦副，在UMT-2微摩擦磨損試驗機上對單晶硅材料進行摩擦磨損試驗，研究載荷、轉(zhuǎn)速和對偶材料對其摩擦磨損性能的影響，并用金相顯微鏡、Micro-XAM型三維共聚焦

2、表面形貌儀分析了試樣磨痕的形貌與磨損量。結(jié)果表明，摩擦系數(shù)隨著載荷或轉(zhuǎn)速的提高而隨之降低;上下試樣的磨損量隨著載荷或轉(zhuǎn)速的提高而升高。并且在轉(zhuǎn)速和載荷相同時，鋼/硅摩擦副具有最大的摩擦系數(shù)。同時探究了溝槽型表面紋理對于單晶硅摩擦性能的影響，發(fā)現(xiàn)單晶硅表面紋理的存在既可能增摩也可能減摩，間距對于摩擦性能影響較小，而滑動夾角影響較大。
　　在納米劃痕儀上進行低載條件下單晶硅劃痕試驗，分析了壓入深度與施加載荷的關(guān)系。結(jié)果說明，壓入深度首

3、先隨著載荷增大而線性增長，當(dāng)載荷為80mN時，壓入深度曲線出現(xiàn)拐點，壓入深度隨著載荷增加而迅速增加。
　　用數(shù)學(xué)方法分析磨痕輪廓特征參數(shù)，從輪廓擬合、高度分布以及截面粗糙度參數(shù)三個方面探討表面輪廓參數(shù)與摩擦學(xué)特性的關(guān)系。結(jié)果表明:發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和載荷較小時，輪廓高度分布近似呈現(xiàn)高斯分布，轉(zhuǎn)速與載荷增大時，輪廓曲線擬合度變高，輪廓高度分布近似呈現(xiàn)均勻分布，磨損表面三維高度偏差增大，進而導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低，磨損率增大。
　　通過掃描電鏡