碳氮基薄膜在不同水環(huán)境中的摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、采用離子束沉積系統(tǒng)沉積了厚度為1 μ m的含氫DLC 薄膜，采用增強(qiáng)型磁控陰極電弧鍍膜設(shè)備沉積了厚度為2 μ m的TiAlN、CrN 薄膜。通過納米壓痕儀測(cè)試了薄膜的硬度及彈性模量，用球盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)評(píng)價(jià)了各薄膜的水潤(rùn)滑特性。采用X-射線光電子能譜、帶有EDS的掃描電鏡分析了薄膜磨痕的成分及形貌。利用光學(xué)顯微鏡表征了小球磨痕，用三維形貌儀測(cè)試了薄膜磨痕形貌及截面形貌。結(jié)果表明，在水潤(rùn)滑中DLC 薄膜與SiC 小球、Al2O3 小球?qū)?/p>

2、磨時(shí)摩擦系數(shù)較小在0.08 以下，但是薄膜脫落。對(duì)比不同的水溶液，DLC/SiC 對(duì)磨副在切削液和乙二醇溶液中薄膜脫落比在去離子水和海水中嚴(yán)重且摩擦系數(shù)更高；DLC 薄膜與SUS440C 小球和SUJ2 小球?qū)δr(shí)，薄膜狀況良好，但摩擦系數(shù)較高在0.12 左右；DLC與SUS440C 對(duì)磨時(shí)薄膜和小球磨損率在10 -7 mm 3 /Nm~10 -8 mm 3 /Nm 數(shù)量級(jí)之間變化，與SUJ2 小球?qū)δr(shí)，薄膜和小球磨損率數(shù)量級(jí)是10

3、-7 mm 3 /Nm。DLC/SUS440C和DLC/ SUJ2 對(duì)磨副主要的磨損機(jī)制是粘附磨損和磨粒磨損。TiAlN/SiC 對(duì)磨副在20%乙二醇中對(duì)磨時(shí)相較于其它三種溶液摩擦系數(shù)最低約為0.399，薄膜磨損率最低約為1.41×10 -7 mm 3 /Nm，而小球磨損率最高為6.68×10 -7 mm 3 /Nm ；去離子水中不同參數(shù)下TiAlN 薄膜的磨損率均比SiC 小球高，小球的磨損率數(shù)量級(jí)為10 -6 mm 3 /Nm~10

4、 -7 mm 3 /Nm，薄膜磨損率數(shù)量級(jí)為10 -5 mm 3 /Nm~10 -6 mm 3 /Nm，TiAlN 薄膜在高載荷高速率下具有低的摩擦系數(shù)和磨損率；TiAlN 薄膜的磨損率不是隨滑動(dòng)距離的增加呈線性增加，磨損主要發(fā)生在摩擦的初始階段，TiAlN/SiC 對(duì)磨副在去離子水中的磨損機(jī)制主要有粘著磨損、磨粒磨損并伴隨著脆性剝落，在高載荷高速下可能發(fā)生了氧化磨損。CrN/SiC 對(duì)磨副在切削液中摩擦系數(shù)最低為0.067，且相比于其