铝合金表面等离子体基离子注入碳层的摩擦学性能

在LY12铝合金氮等离子体基离子注入的基础上，制备了3种含不同中间层的碳改性层，用X射线光电子能谱仪分析了改性层的成分分布，考察了中间层对改性层同钢球对摩时的摩擦学性能的影响．结果表明：所制备的碳层改性层表层为平整、光滑、致密的类金刚石碳膜，在界面上注入的碳与中间层反应生成连接化合物，从而使得其表面硬度及摩擦学性能大幅度提高；中间层使改性层结构、厚度及表面形貌发生变化，进而对其表面硬度及摩擦学性能产生影响，其中以注钛后注氮钛中间层所对应的改性层摩擦学性能最佳；但随载荷增加，改性层加速减薄，摩擦学性能降低．     

氮和碳等离子体基离子注入铝合金表面氮化铝／类金刚石碳膜改性层的摩擦学特性

对铝合金LY12进行等离子体基氮离子注入后再进行原位碳注入,从而在铝合金表面形成氮化铝（A1N）/类金刚石碳膜（DLC）改性层,考察了改性层的硬度及其在不同载荷下的滑动摩擦磨损特性;用X射线光电子能谱仪和小掠射角X射线衍射仪分析了A1N/DLC改性层的成分及相结构,用激光Raman光谱仪分析了表面单一碳层及磨痕的结构,结果表明：A1N/DLC改性层总厚度达800nm,最表层为厚400nm的DLC薄膜,过渡层主要由A14C3、β-C3N4、Al2O3及AlN等组成,注氮层由Al2O3和lN等组成;表面纳米硬度可达17.4GPa,比LY12的硬度高近10倍;在低载荷下,改性层的耐磨寿命与LY12合金相比提高了约20倍,摩擦系数降低了3-5倍,耐磨性提高了近170倍;随着滑动载荷的增加,其耐磨寿命和摩擦系数逐渐减小,而高的承载能力得以保持,DLC薄膜的耐磨减摩作用、过渡层及注氮层的支撑作用以及DLC薄膜在摩擦磨损过程中的石墨化作用是摩擦学性能提高的主要原因。     

离子注入对SiO2表面非晶碳薄膜的化学状态及摩擦学性能的影响

采用真空蒸镀法在SiO     

非晶碳基薄膜材料水环境摩擦学研究进展

海洋资源的开发利用和人们对环保意识的提高促进了水润滑体系的快速发展.碳基薄膜材料以其高硬度、良好的化学稳定性、生物相容性和优异的减磨耐磨性能成为水润滑体系的最佳候选材料之一.文中综述了近年来碳基薄膜在水基润滑介质中的摩擦学性能及其润滑机理研究进展,并对碳基薄膜在水润滑体系中的潜在应用进行了展望,指出碳基薄膜将向着适应复杂多变环境的智能化及长寿命的方向发展.     

离子注入对SiO_2表面非晶碳薄膜的化学状态及摩擦学性能的影响

采用真空蒸镀法在 Si O2 表面制备非晶态碳纳米薄膜 ,考察了碳离子注入对非晶态碳薄膜与基体结合强度及摩擦学性能的影响 ,并采用 X射线光电子能谱表征了碳薄膜 /基体的界面化学状态 .研究结果表明 :非晶态碳薄膜经碳离子注入处理后 ,碳薄膜与基体的结合强度及其耐磨寿命均明显提高 ;当碳离子注入剂量达到 1× 10 1 6 C+ /cm2 时 ,碳薄膜与基体的结合强度增加 ,但碳薄膜耐磨寿命的提高幅度有限 ;当注入剂量达到并超过 5× 10 1 6 C+ /cm2 后 ,碳离子注入所引起的碰撞混合和化学混合作用直接导致碳薄膜与 Si O2 基体界面处的原子扩散以及 Si- C键的形成 ,从而大幅提高碳薄膜与基体的结合强度及其耐磨寿命 .     

MoS_2 基共溅射薄膜摩擦学性能的研究

在球－盘滑动摩擦试验机上考察了法向载荷、盘转速、基体材料和环境气压及潮湿贮存时间对ＭｏＳ２基共溅射薄膜的摩擦因数和耐磨寿命的影响．结果表明：在给定的试验条件下，法向载荷增大时薄膜的稳态摩擦因数有所减小，而耐磨寿命明显缩短；几种不同金属基体对其表面薄膜摩擦因数的影响基本一致，但对耐磨寿命的影响差别较大；盘转速加快使摩擦因数和摩擦因数波动幅值都减小；环境气压降低（特别在真空中）时薄膜的摩擦因数降低，摩擦稳定性提高，耐磨寿命延长；在潮湿大气中贮存后，薄膜的摩擦因数和耐磨寿命均无明显变化．     

环氧改性的单晶硅表面聚合物薄膜的摩擦学特性研究

以3-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（GPMS）作为连接层,在单晶硅基底表面制备2,5-呋喃二酮与1-十八烯的共聚物（PMAO）聚合物薄膜.采用傅立叶变换红外光谱仪及原子力显微镜表征薄膜的结构,分别从微观和宏观摩擦学角度考察薄膜的摩擦磨损性能.结果表明：PMAO聚合物通过环氧硅烷分子与基底之间形成化学吸附,GPMS增强了聚合物/无机界面间的粘附性和稳定性;与空白基底相比,聚合物薄膜具有低摩擦系数和优异的抗磨性能,可以作为低载荷下硅基材料的抗磨减摩防护层.     

Cr/Ag纳米多层薄膜膜-基结合强度及摩擦学性能研究

采用中频磁控溅射技术在AISI 440C钢表面制备了不同调制周期的Cr/Ag纳米多层薄膜.通过X射线衍射仪（XRD）及高分辨透射电子显微镜（HRTEM）分析表征了纳米多层薄膜的微观组织结构,通过划痕试验机与真空球-盘摩擦试验机分别测试了纳米多层薄膜膜-基结合强度及真空摩擦学性能,并与纯Ag薄膜及Cr/Ag双层薄膜进行了对比.结果表明：纳米多层结构可以显著提高Ag基固体润滑薄膜膜-基结合强度,Cr/Ag纳米多层薄膜在较高转速及载荷条件下表现出明显优于纯Ag及Cr/Ag双层薄膜的摩擦学性能.Cr薄膜层与钢基体表面良好结合以及纳米多层薄膜内良好的层间结合性能是纳米多层薄膜膜-基结合强度提高的主要原因.     

Mg-Mn-Ce镁合金表面功能纳米有机薄膜的制备与摩擦学特性

通过有机镀膜技术在Mg-Mn-Ce镁合金表面制备了有机薄膜,采用接触角测量仪测定了有机薄膜的蒸馏水接触角,使用椭圆偏振光谱仪测试了薄膜厚度,利用X射线光电子能谱仪（XPS）表征了薄膜表面典型元素的化学状态,使用原子力显微镜（AFM）观察了薄膜的表面形貌,并借助于纳米划痕测试仪评价了薄膜在微载荷下的摩擦学特性。研究结果表明：有机镀膜后镁合金表面形成了有序的纳米有机薄膜,有机薄膜与蒸馏水的接触角为108.6 °（未处理镁合金基体与水的接触角为45.8 °）,实现了亲水到疏水功能特性的转变;未处理镁合金基体的摩擦系数为0.127,有机镀膜后镁合金的摩擦系数为0.078,因此疏水性纳米薄膜能够有效降低摩擦系数。     

直流射频等离子体增强化学气相沉积类金刚石碳薄膜的结构及摩擦学性能研究

利用直流射频等离子增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石碳薄膜．采用Raman光谱、红外光谱、x射线光电子能谱和原子力显微镜等研究了薄膜的微观结构和表面形貌,在UMT-2MT型摩擦磨损试验机上考察了薄膜在不同载荷与滑动速度下的摩擦学性能。结果表明：所制备的类金刚石碳薄膜具有典型的类金刚石结构特征,薄膜均匀、致密,表面粗糙度小,硬度较高;薄膜与Si3N4陶瓷球对摩时显示出良好的抗磨减摩性能;随着试验载荷与滑动速度的提高,薄膜的摩擦系数降低,耐磨寿命降低;薄膜的减摩抗磨性能同其在Si3N4陶瓷球偶件磨损表面形成的转移膜相关。     

挡板尺寸对电弧离子镀TiAlN涂层微观结构和摩擦学性能的影响

利用电弧离子镀技术,采用Ti50Al50合金靶,在304不锈钢基体上沉积TiAlN涂层.在Ti50Al5合金靶和基体挂架中间设置直径分别为80、100和120 mm圆形挡板,并与无挡板沉积的TiAlN涂层对比,采用SEM/EDS、XRD研究挡板尺寸对涂层微观结构、成分的影响,通过显微硬度计、划痕仪和摩擦磨损试验研究挡板尺寸对TiAlN涂层力学性能及摩擦学性能的影响.结果表明：随着挡板尺寸增大,TiAlN涂层中Ti含量逐渐降低,Al含量逐渐升高,涂层表面熔滴数量显著减少,沉积速率降低.增大挡板尺寸后,涂层硬度下降,膜基结合力减小.添加挡板后TiAlN涂层表面凹坑缺陷增多,摩擦系数增大,与无挡板的TiAlN涂层相比,耐磨性显著提高.     

AISI304钢表面低电压等离子体基离子注入层摩擦磨损性能研究

采用高频低电压等离子体浸没离子注入（ＨＬＰＩＩＩ）技术对ＡＩＳＩ３０４不锈钢表面进行了氮离子注入处理;用球－盘摩擦磨损试验机考察了注入处理后钢表面改性层的摩擦磨损性能;用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、俄歇电子能谱仪（ＡＥＳ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）考察了改性层的相组成、Ｎ元素的深度分布及磨损机理。研究结果表明：ＨＬＰＩＩＩ处理能够显著提高样品的摩擦学性能,且其摩擦学性能对温度有较大的依赖性,４００℃下处     

非平衡磁控溅射沉积类石墨膜及其摩擦磨损性能研究

利用全封闭非平衡磁控溅射技术制备了高硬度类石墨膜，对不同工艺所制备的薄膜进行了微观分析，测定了薄膜的厚度、膜基结合强度和硬度，并考察了薄膜的摩擦学性能和腐蚀性能．结果表明：采用全封闭非平衡磁控溅射方法制备的以sp^2杂化为主的类石墨膜具有高硬度、低摩擦系数和良好的抗磨及抗腐蚀性能；摩擦系数随载荷的增大而减小，而磨损率同硬度呈反比关系；加入适量Cr可软化薄膜，提高膜基结合强度，从而优化薄膜的性能．     

多弧镀及磁过滤阴极弧沉积TiN薄膜的摩擦学性能对比

分别采用多弧离子镀(MAIP)和带有平面"S"形过滤管的磁过滤阴极弧设备(FCAP)在不锈钢基底上制备了2种TiN薄膜;采用往复式球-盘摩擦磨损试验机评价了2种薄膜的摩擦学性能;采用扫描电子显微镜观察和分析了薄膜磨斑表面形貌及其元素面分布.结果表明:采用FCAP技术制备的薄膜表面光滑、缺陷少、普遍具有明显的(111)面择优取向;而采用MAIP技术制备的薄膜表面存在较多大小不一的颗粒和孔洞,且无明显取向.在较低载荷下,采用FCAP薄膜表现出较好的抗磨性能,其磨斑表面存在沉积的TiN磨屑;而采用MAIP制备的薄膜磨斑表面无转移沉积磨屑,摩擦系数较高.     

C^＋注入对金属／SiO2体系摩擦学行为的影响

考察了 C 注入对 Ti、Al和 Ag等 3种金属 /氧化物体系的硬度、膜基结合强度和摩擦学性能的影响 .结果表明 ,C 注入可以显著提高 Ti、Al和 Ag金属 /氧化物的硬度和膜基结合强度 ,从而改善摩擦学性能 .C 注入使得 Ti膜体相和界面处产生 Ti- C固溶体 ,这是 Ti膜耐磨寿命得以提高的主要原因     

离子注入超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究

对人工关节软骨材料——超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行O+和C+离子注入改性,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了离子注入UHMWPE试样在血浆润滑条件下同Si3N4陶瓷球对摩时的摩擦磨损性能;用扫描电子显微镜观察分析了注入和未注入试样及其磨痕表面形貌,用红外光谱仪(IR)分析了注入和未注入试样的化学特征.结果表明:经O+和C+离子注入处理的UHMWPE试样表面发生了碳化并形成了类金刚石结构;O+和C+注入处理均有利于增强UHMWPE的耐磨性能,而O+离子注入试样的耐磨性能优于C+离子注入试样,经450keV、5×1015/cm2的O+离子注入试样的耐磨性能最佳;未注入UHMWPE试样在血浆润滑条件下同陶瓷对摩时主要呈现粘着、塑性变形和犁沟特征,而注入UHMWPE试样在相同条件下主要呈现表面硬化层疲劳裂纹萌生、扩展、剥落及磨粒磨损特征.