硅基表面稀土改性碳纳米管/氨基硅烷自组装复合膜的摩擦磨损性能

配置稀土溶液对碳纳米管进行表面改性,采用自组装膜技术在单晶硅表面制备了稀土改性碳纳米管复合薄膜,考察了其表面形貌、化学组成和摩擦学性能。扫描电子显微镜观察发现单晶硅表面附着了大量不规则排列碳纳米管,X射线光电子能谱仪分析发现稀土元素与薄膜表面的磷酸基发生了化学反应,从而使碳纳米管组装到基片表面。UMT-2MT摩擦试验机测试结果表明在给定的试验条件下,复合薄膜的摩擦系数较低,随载荷和速度的增加变化不大。由于稀土改性碳纳米管复合薄膜的存在,与未处理碳纳米管复合薄膜、硅烷薄膜相比,基片表面摩擦系数显著降低,并表现出了优异的耐磨性及摩擦稳定性。     

γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷自组装膜的制备及其摩擦学性能

利用分子自组装方法在羟基化的玻璃基片表面制备了γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷单层膜,采用接触角测定仪考察了其成膜速率,采用X射线光电子能谱仪分析了自组装单层膜表面典型元素的化学状态,采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌,并采用静-动摩擦系数测定仪评价了单层膜的摩擦磨损性能.结果表明:当成膜时间达到15 min后,相应的自组装单层膜与水的接触角达到103°,此后接触角随成膜时间的继续延长基本保持不变;γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷自组装单层膜可以降低基片的摩擦系数,并且在较低载荷下具有较好的耐磨性能.     

铜表面纳米Cu—Zn复合层的摩擦磨损特性

采用复合粉末高压成形技术在粗晶铜基体表面成功制备了纳米晶Cu—Zn合金表面层；在MG-2000型高速高温摩擦磨损试验机上考察了纳米复合层的摩擦磨损特性；采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察分析了纳米合金层磨损表面形貌及主要元素的化学状态．结果表明：纳米晶Cu—Zn合金经300℃退火后β相中析出超细α相，使其表现出最佳力学性能和耐磨性能；在载荷60～160N范围内，经300℃退火处理的纳米晶表面层在摩擦过程中形成薄而连续的主要由纳米Cu—Zn、ZnO和Fe2O3等组成的致密复合薄膜，从而使耐磨性能和承载能力大幅度提高；ZnO可以有效地填充摩擦表面膜中的空隙和抑制裂纹的扩展，从而使纳米Cu—Zn合金层保持良好的减摩抗磨性能．     

碳纳米管复合膜的制备及其摩擦学性能

通过混酸对碳纳米管(CNTs)纯化,然后应用稀土溶液对纯化CNTs进行功能化,采用分子自组装技术在羟基化的玻璃基片表面制备了碳纳米管复合膜.运用原子力显微镜(AFM)及扫描电子显微镜(SEM)观察了薄膜的表面形貌,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜表面典型元素的化学状态,并采用UMT-2MT摩擦试验机评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明:通过硅烷偶联剂3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)的磺酸基化学吸附功能,稀土改性后的碳纳米管可以成功组装到氧化后的硅烷化表面.当组装碳纳米管复合膜后,基片表面的摩擦系数由无膜时的0.85降到了0.10,表明复合膜可以降低基片的摩擦系数,并且在较低载荷下具有较好的耐磨性能,显示了其在微机构表面改性方面良好的应用前景.     

硅表面聚苯乙烯自组装超薄膜的制备及摩擦磨损性能研究

研究了苯乙烯 -乙烯基三乙氧基硅烷共聚物在羟基化基片上的自组装行为及聚合物超薄膜的摩擦磨损性能 .结果表明 ,自组装聚合物薄膜的厚度和均匀程度取决于聚合物成膜溶液的浓度 .与空白基底相比 ,自组装膜修饰的基底在低载荷下同钢对摩时的摩擦系数更低 ,耐磨寿命更长 .因此 ,自组装聚合物薄膜可以作为低载荷下硅基材料的减摩抗磨防护层     

硅表面自组装双层膜制备及其摩擦磨损性能研究

采用自组装方法在羟基化硅基底表面制备硬脂酸/环氧硅烷双层膜,采用接触角测定仪、椭圆偏光仪、红外光谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和UMT-2MT型摩擦磨损试验机评价薄膜结构及其摩擦磨损特性.结果表明:自组装双层膜对水的接触角为96°,膜厚2.8 nm,双层膜中烷基链呈现较好有序性,在1 μm×1 μm扫描面积内表面均方根粗糙度(RMS)为0.227 nm.自组装硬脂酸/环氧硅烷双层膜能够有效降低基底的摩擦系数,摩擦系数稳定在0.12左右,同时表现出优异承载抗磨性能,在载荷0.5 N、1 N和2 N下,耐磨寿命分别为14 200 s以上、7 500 s和1 800 s.     

仿生自组装纳米复合薄膜的制备与摩擦行为研究

利用分子自组装法在玻璃表面制备未聚合与聚合（丙烯酸十二醇酯／二氧化硅）有机－无机有序交替的层次纳米复合薄膜,并对其摩擦学行为进行了探讨。结果表明：未聚合或聚合薄膜的结构类似于海洋贝类的贝壳结构,与钢球对摩时都有较好的减摩性,摩擦系仅为0．1;而聚合薄膜的抗磨性能大幅提高,其失效循环次数为未聚合薄膜的6倍。     

磁控溅射制备BCN薄膜纳米力学和摩擦磨损行为的研究

利用直流磁控溅射技术制备三元BCN薄膜，通过改变N2／Ar流量比（0．0～0．3）得到不同含氮量的薄膜．采用X射线光电子能谱仪和傅立叶红外光谱仪分析薄膜的成分和结构，采用纳米压入仪分析薄膜的纳米力学性能和纳米摩擦磨损特性，分别采用连续刚度测量法和横向力测量法测试薄膜的硬度和划痕行为．结果表明：薄膜中氮含量随N2／Ar流量比增加而增大并趋于稳定；反应气体中的氮优先与硼结合生成B—N键，当N2／Ar流量比超过一定值后，部分氮与碳结合生成C=N键；薄膜的纳米硬度和弹性模量随薄膜中氮含量的增加而下降；BCN薄膜的划痕深度与薄膜的结构密切相关，而摩擦系数受薄膜结构的影响不明显；在相同载荷下薄膜的划痕深度随薄膜中氮含量增加而增大；对于同一试样，薄膜在未破裂之前摩擦系数基本保持在0．10左右，薄膜破裂后摩擦系数迅速增至0．46．     

二甲基—γ—全氟辛酰氧丙基硅烷自组装膜的制备及其摩擦学性能研究

利用分子自组装技术 ,用含有全氟烷基的氯硅烷作为前驱体 ,在活化玻璃表面制备了二甲基 -γ-全氟辛酰氧丙基硅烷单分子膜 ;用 X射线光电子能谱仪对组装膜表面的几种特征元素及其化学环境进行了表征 ;采用接触角测定仪测定了蒸馏水在自组装薄膜表面的接触角 ,在动静摩擦磨损试验机上评价了薄膜同 GCr1 5钢球对摩时的摩擦磨损性能 .结果表明 :所制备的自组装膜的表面自由能很低 ,具有很好的疏水 -疏油性 ,其对水的接触角高达 1 1 0°;二甲基 -γ-全氟辛酰氧丙基硅烷组装膜可以降低基片的摩擦系数 ,而且在较低负荷下具有很好的耐磨性     

钛合金表面液相电解类金刚石碳膜的摩擦磨损性能

采用液相电解法在钛合金表面制备了类金刚石碳(DLC)膜,利用拉曼光谱仪和傅立叶红外光谱仪表征了DLC薄膜的结构,考察了其机械及摩擦磨损性能,并通过划痕试验测定了类金刚石碳膜与钛合金基体之间的临界剥离载荷.结果表明:所制备的类金刚石碳膜的摩擦系数较低,其摩擦系数随着载荷的增加而略有降低;抗磨性能则随着载荷的增加而变差;类金刚石碳膜与钛合金基体之间的临界剥离载荷为0.882N.     

单晶硅表面全氟聚醚润滑膜的制备及摩擦特性研究

利用浸涂技术在单晶硅基片上成功地制备出极性全氟聚醚润滑膜,在DF－PM型动－静摩控系数精密测定装置上考察了润滑膜的摩擦特性,并采用接触角测定仪和X射线光电子能谱仪对润滑膜的表面性质和化学状态进行了表征。结果表明,与基片相比,经烘烤处理后的全氟聚醚润滑膜同钢对摩擦系数显著降低,经60次摩擦后,摩擦系统迅速增大到0．22左右,此时润滑膜被磨穿;此后摩擦系数缓慢增加,当摩擦次数达到200次左右时,摩擦系数稳定于0．42附近,低于单晶硅片相应的摩擦系数,这可能是由于基片表面的全氟聚醚在滑动过程中向钢球表面发生转移所致。     

十八烯反应膜的制备及其微观摩擦学性能研究

通过紫外激发在氢终止的单晶硅表面制得了十八烯的反应膜 ,并采用接触角测定仪、红外光谱仪、椭圆偏光仪及原子力显微镜等表征了薄膜的结构和摩擦学特性 .结果表明 ,在紫外光照射下 ,十八烯在硅表面通过键合生成有序反应膜 ,从而降低硅表面的粘着能和减小摩擦     

一种自润滑陶瓷摩擦磨损性能的研究

采用热压成型工艺制备了Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料,测试了其机械性能,并在MRH-3型摩擦磨损试验机上研究了其在室温下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面形貌,进而研究了其摩擦磨损机理.结果表明:当CaF2含量为10%时,Al2O3/TiC/CaF2材料具有较好的力学性能;Al2O3/TiC/CaF2材料的摩擦系数随CaF2含量、载荷和速度的增加而降低;Al2O3/TiC/CaF2材料在高速摩擦条件下能够在磨损表面形成一层固体润滑膜,正是由于这层膜的存在使得其在高速、高载荷下具有较低的摩擦系数,而低速下其磨损机理主要是磨粒磨损,很难形成较完整的润滑膜,由于机械应力和热应力的共同作用,自润滑膜在反复摩擦下产生裂纹,从而导致其破坏.     

黏度、极性及配副因素在DLC薄膜固液复合设计中的影响

本文中系统研究了类金刚石(Diamond-like carbon,简称DLC)固体润滑薄膜与一系列不同黏度的烷烃、醇类液体润滑介质的复合润滑性能,并深入探讨了介质黏度、极性及摩擦配副在固液复合设计中的影响规律.我们发现所用DLC薄膜在所考察润滑介质中均表现出较好的稳定性及亲和性,而摩擦行为则呈现较大的差异:在非极性烷烃化合物润滑环境下,DLC/DLC和钢/钢摩擦副的摩擦系数随介质黏度的增加改变不大,钢/DLC摩擦副的摩擦系数则随着介质黏度的升高而逐渐降低;在极性的醇类介质中,钢/钢摩擦副的摩擦系数随着介质黏度的增大先下降后急剧上升,而钢/DLC和DLC/DLC摩擦副的摩擦系数随介质黏度的升高而降低.总之,介质黏度、极性和摩擦配副对体系润滑行为有很大影响,在进行固液复合润滑体系设计时,需综合考虑三者的相互作用关系.     

Si-B-N复合薄膜的结构及摩擦学性能研究

利用三极射频-直流负偏压-等离子体增强化学气相沉积技术在45#钢表面制备了附着力较强的Si-B-N复合薄膜;采用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪分析了所制备的Si-B-N复合薄膜的组成和结构,通过划痕试验和球-盘摩擦磨损试验考察了薄膜与基体的附着力及摩擦学性能.结果表明:通过合理地控制工艺参数,并对试样基体施加适当的直流负偏压,可以制得含六方氮化硼(h-BN)和立方氮化硼(c-BN)混合相的Si-B-N复合薄膜;而在Si-B-N复合薄膜表面引入沉积MoS2薄膜可以改善其摩擦学性能.     

摩擦偶件对单晶硅宏观摩擦磨损行为的影响

研究了单晶硅分别与Si3N4、红宝石及GCr15钢对摩时的摩擦磨损性能.结果表明:单晶硅与不同偶件对摩时的摩擦系数均随着滑动速度的提高而降低;在相同试验条件下,单晶硅与GCr15钢对摩时的摩擦系数最高,这主要是由于单晶硅与GCr15钢中的过渡金属元素Fe具有很强的化学亲合势所致;而单晶硅与红宝石对摩时的磨损体积损失最大,与GCr15钢对摩时的磨损体积损失最小;低速下Si3N4和红宝石陶瓷偶件与单晶硅对摩时磨损表面存在大量的微断裂,随着滑动速度的增加其磨损表面逐渐变得较为光滑;GCr15钢与单晶硅对摩初期向单晶硅表面转移,在随后的摩擦过程中转移层因磨损而被去除,故单晶硅/GCr15钢磨损表面比其他2种摩擦副的磨损表面光滑.     

Ni—P—纳米碳管化学复合镀层的摩擦磨损特性

用化学镀方法制备了 Ni- P-纳米碳管复合镀层 ,研究了热处理对复合镀层微观结构及摩擦学性能的影响 .结果表明 :Ni- P-纳米碳管复合镀层比 Ni- P- Si C和 Ni- P-石墨镀层具有更好的摩擦磨损性能 ;在 6 73K条件下热处理 2 h后 ,复合镀层的耐磨性能显著改善 ;除 Ni- P-纳米碳管复合镀层的摩擦系数基本不变以外 ,其余复合镀层的摩擦系数均降低 .     

硅基底复合自组装膜的制备及其微摩擦磨损性能研究

采用共吸附法,在硅基底表面制备3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)和十二烷基三甲氧基硅烷(WD-10)复合自组装膜. 通过分子动力学模拟不同温度与混合分子在不同比例下的混合体系界面结合能;依据模拟结果,采用正交试验法设计试验方案制备9种不同条件下的自组装膜;采用原子力显微镜、接触角测定仪以及X射线光电子能谱仪对自组装膜的表面形貌、湿润性能和化学成分进行表征分析;利用微摩擦测试仪对自组装膜的微摩擦磨损性能进行性能测试. 结果表明:混合分子成功组装到羟基化硅基底表面,并且当组装温度为25 ℃,组装时间为4 h,组装溶液的pH为6时,自组装膜的质量较好;制备的复合自组装膜由于引起了边界润滑效应,有效减小了试件表面的摩擦磨损,且两种混合分子比例为1:1时自组装膜的减摩特性最佳.