化学复合镀层与Ti6Al4V为配副时高温摩擦磨损性能的研究

采用化学复合镀工艺,在碳钢表面制备了Ni-P-MoS2和Ni-P-CaF2复合镀层,并对镀层进行热处理.本课题主要对两种复合镀层在高温时的摩擦磨损性能进行对比分析,并将其与Ni-P镀层的摩擦磨损性能进行比对,讨论工作温度对复合镀层摩擦磨损性能的影响,并阐述了镀层在不同温度下的磨损机理.结果表明:当温度从常温升至500℃左右时,Ni-P-MoS2复合镀层的摩擦学性能较优,Ni-P-CaF2复合镀层和Ni-P镀层次之,Ni-P-MoS2复合镀层在高温摩擦磨损时表面生成一层致密的氧化膜起到很好的减摩作用.     

Frenkel-Kontorova模型中垫底势对最大静摩擦力的影响

用一维Frenkel-Kontorova模型,对相互接触的两个单原子分子链具有相对运动趋势时所产生的最大静摩擦力进行了研究.分别在相邻原子的距离与周期势场的周期比b/a为可公度(commensurate)、黄金分割(golden mean)、螺旋分割(spiral mean)三种情况下,描述了特殊垫底势力的振幅A与分子链静摩擦力的关系,在特殊垫底势力的作用下上层原子链弹性系数K对静摩擦力的影响.研究表明,垫底势力的形式对静摩擦力的大小有很重要的影响.     

基底势函数的无序性对静摩擦力的影响

在二维Frenkel-Kontorova模型中, 为了更好地模拟真实的物理系统, 采用高斯波的平移叠加作为基底, 运用分子动力学模拟方法, 讨论了有相互作用的原子平面在公度、 不公度两种情况下, 原子在无序基底上运动的摩擦机理, 以及基底的无序对静摩擦力F_s 的影响.     

含氢碳膜的生长机制: 分子动力学模拟研究低能量CH基团的作用

探索等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术中含氢碳膜的生长机理, 制备出常态超润滑含氢碳膜是表面工程技术领域的目标之一. 基于REBO势函数, 采用分子动力学模拟方法, 通过对比研究CH基团在清洁金刚石和吸氢金刚石表面的沉积行为, 发现低能量CH基团在清洁金刚石(111)面上的吸附效率大于98%, 而在吸氢金刚石(111)面上的吸附效率低于1%. 结果表明PECVD法制备含氢碳膜时, 低能量CH基团对薄膜生长的贡献主要来自于其在表面非饱和C位置的选择性吸附.     

非平衡磁控溅射制备类石墨碳膜及性能研究

利用中频非平衡磁控溅射技术在单晶硅基底上沉积了类石墨碳膜, 采用Raman光谱、高分辨透射电子显微镜、原子力显微镜分析了薄膜微观结构和表面形貌; 采用纳米压痕仪和CSM摩擦磨损试验机测试了碳膜力学性能和摩擦学性能. 结果表明: 利用中频非平衡磁控溅射技术沉积的碳膜是一种以sp²键合碳为主、结构非晶、硬度适中、应力较低、表面粗糙度较大、摩擦性能优异的薄膜. 脉冲占空比对薄膜微观结构和性能有显著影响, 随着脉冲占空比的增大, Raman光谱D峰和G峰的强度比I_D/I_G先减小后增大, 而硬度随脉冲占空比的增大却呈现出相反的变化趋势, 即先增大后减小; 大气氛围中的摩擦性能测试表明, 本实验制备的薄膜具有优异的抗磨性能(～10^-11 cm³/N^-1. m^-1)和承载能力(～2.5 GPa). 随脉冲占空比的增大, 薄膜摩擦系数变化甚微而磨损率却呈现先显著减小后轻微增大的变化趋势. 类石墨碳膜优异的摩擦学性能主要归因于其独特的结构、较低的内应力及良好的结构稳定性.     

射频功率对类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用直流-射频-等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石薄膜，采用原子力显微镜、Raman光谱、x射线光电子能谱、红外光谱和纳米压痕仪考察了射频功率对类金刚石薄膜表面形貌、微观结构、硬度和弹性模量的影响.结果表明，制备的薄膜具有典型的含H类金刚石结构特征，薄膜致密均匀，表面粗糙度很小.随着射频功率的升高，薄膜中成键H的含量逐渐降低，而薄膜的sp3³含量、硬度以及弹性模量先升高， 后降低，并在射频功率为100W时达到最大. 关键词： 等离子增强化学气相沉积 类金刚石薄膜 射频功率 结构和性     

纳米LaF3微粒对聚酰亚胺粘结固体润滑涂层摩擦学性能及抗腐蚀性能的影响

采用MHK-500型摩擦磨损试验机考察了含纳米LaFa微粒的聚酰亚胺粘结固体润滑涂层在干摩擦条件下同GCr15钢环配副时的摩擦学性能，评价了涂层的耐腐蚀性能，重点探讨了纳米LaFa填料对涂层耐磨性及耐腐蚀性能的影响．结果表明：含1％～2％纳米LaF3的涂层的耐磨性最佳，而纳米LaF3填料对涂层减摩性能的影响不大；含2％纳米LaF3的涂层的耐腐蚀性最好．     

多孔质铝阳极氧化膜的结构及其摩擦学性能研究

多也质铝阳极氧化膜具有质硬、耐磨和抗腐蚀等诸多优点，是目前广泛的工程材料之一，籽探讨这类的摩擦学性能与其结构摧在联系，利用透射电子显微镜以因硫酸和草酸是解液中生成的多孔质铝阳极氧化的结构进行了观察分析，产对其在干摩擦下的摩擦学性能作了考察，观察发现，在选定的制膜工艺条件下，分别于硫酸和草酸电解液中生成的铝阳极氧化膜具有多孔质结构，在阳极氧化膜的中有一层由致密的氧化物质组成的“障壁层”，摩擦试验结果     

聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能

为了探讨聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能及其作用机理,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在4种油介质(RP-3煤油、SG 15W-40机油、0＃柴油和液体石蜡)中的摩擦磨损性能进行了评价,并对其机理进行了初步的探讨.结果表明：与干摩擦相比,涂层在此4种油介质中的摩擦学性能均得到显著提高,其中涂层在柴油介质中的抗磨性能的提高最为突出;同种油介质中,涂层在高速(2.56 m/s)、低载(1 120 N)下的耐磨性明显优于低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的耐磨性;在低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的煤油介质中,涂层表面的物理状态在摩擦过程中的变化最终导致涂层摩擦系数的起伏和较大的磨损率.     

三种粘结固体润滑涂层微动磨损性能比较研究

采用Deltalab-Nene型微动摩擦磨损试验机和UMT-2型通用摩擦磨损试验仪对比考察了42CrMo钢基体表面MoS2基、石墨基、PTFE基粘结固体润滑涂层的微动磨损性能及其同涂层划痕临界载荷的相关性；基于微动损伤表面和截面扫描电子显微分析以及涂层原始表面和微动磨损表面X射线衍射分析，探讨了几种涂层的微动损伤机理．结果表明：3种涂层的减摩抗磨性能并不简单取决于其同基体的结合强度，而是同时与涂层本身的机械力学性能和微结构密切相关；涂层在微动早期经历较轻微的塑性变形和流动，并可沿滑动方向发生晶粒择优取向，进而在偶件磨损表面形成转移膜，从而有效地起到减摩抗磨作用；涂层的失效主要归因于往复疲劳应力作用下的裂纹萌生、扩展以及层状剥落．