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硼掺杂DLC薄膜在海水环境中的腐蚀磨损性能 被引量:7
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作者 刘健 曹磊 +2 位作者 万勇 蒲吉斌 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期247-256,共10页
目的研究硼(B)掺杂对类金刚石(DLC)薄膜在人工海水介质中耐腐蚀性能和摩擦磨损性能的影响。方法利用非平衡磁控溅射的方法,通过控制碳化硼靶材和石墨靶材电流,在304不锈钢基底表面沉积了一种无掺杂DLC薄膜和两种不同B含量的DLC薄膜(B的... 目的研究硼(B)掺杂对类金刚石(DLC)薄膜在人工海水介质中耐腐蚀性能和摩擦磨损性能的影响。方法利用非平衡磁控溅射的方法,通过控制碳化硼靶材和石墨靶材电流,在304不锈钢基底表面沉积了一种无掺杂DLC薄膜和两种不同B含量的DLC薄膜(B的原子数分数分别为7.23%、13.27%)。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦实验机对薄膜的化学成分、显微结构、纳米硬度、结合力及摩擦性能进行研究。通过测试薄膜在人工海水介质中的静态极化曲线和交流阻抗谱以及监测薄膜在摩擦前后和摩擦过程中的开路电位变化,来研究薄膜在人工海水中的摩擦学和耐腐蚀性能。结果与未掺杂的DLC薄膜相比,掺杂B原子数分数为7.23%的DLC薄膜的硬度和弹性模量变化不明显,但ID/IG增大,与基底的结合力增大到36N(无掺杂DLC薄膜为20N),自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度减小,极化电阻增大,并且在人工海水介质中的摩擦系数降低了10.7%,磨损量降低了37.0%,开路电位大幅升高。掺杂B原子数分数为13.27%的DLC薄膜的摩擦学及耐蚀性能则大幅度下降。结论在DLC薄膜中掺杂适量的B有助于提高DLC薄膜在人工海水介质中的耐腐蚀性能和磨蚀性能。 展开更多
关键词 硼掺杂DLC 摩擦磨损性能 人工海水 开路电位 交流阻抗谱
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B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢溶液中的摩擦学行为研究
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作者 朱国菁 李文波 +3 位作者 曹学乾 孔令刚 张广安 《摩擦学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期562-572,共11页
采用闭合场非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢表面沉积硼、氢掺杂类金刚石碳(B_(4)C&H-DLC)薄膜,利用扫描电镜(SEM)、Raman、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕和线性往复摩擦试验机等系统分析了B_(4)C&H-DLC薄膜的结构、力学性... 采用闭合场非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢表面沉积硼、氢掺杂类金刚石碳(B_(4)C&H-DLC)薄膜,利用扫描电镜(SEM)、Raman、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕和线性往复摩擦试验机等系统分析了B_(4)C&H-DLC薄膜的结构、力学性能及过氧化氢水溶液中与不同对偶球的摩擦学行为.结果表明:B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Al_(2)O_(3)球相对摩擦时,有严重的磨粒磨损行为,摩擦系数与磨损率较高.此外,B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Si_(3)N_(4)和SiC球相对摩擦时发生了复杂的摩擦化学反应,形成了硅胶和硼酸的摩擦化学产物,发挥了减摩抗磨作用[磨损率较低分别为0.8×10^(-7)和1.0×10^(-7)mm^(3)/(N·m)].因此,本研究为碳基薄膜在氧化条件下摩擦副的合理设计和应用提供了试验依据,同时也为保护在苛刻环境工作的机械部件提供了1种可行方法. 展开更多
关键词 类金刚石碳 摩擦配副 双氧水 硅氧化合物 元素掺杂
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PI基材磁控溅射法制备柔性覆铜板的结合力优化研究
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作者 王恩泽 王顺花 +1 位作者 张广安 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期81-86,共6页
采用磁控溅射法在聚酰亚胺薄膜表面沉积铜层广泛应用于柔性覆铜板的制备。目前,表面铜膜和聚酰亚胺基材结合强度低是磁控溅射法制备柔性覆铜板所面临的主要问题之一。本文提出通过对聚酰亚胺基材进行等离子体刻蚀处理和引入金属Cr结合... 采用磁控溅射法在聚酰亚胺薄膜表面沉积铜层广泛应用于柔性覆铜板的制备。目前,表面铜膜和聚酰亚胺基材结合强度低是磁控溅射法制备柔性覆铜板所面临的主要问题之一。本文提出通过对聚酰亚胺基材进行等离子体刻蚀处理和引入金属Cr结合层提高表面铜膜结合力,并对比研究不同等离子体刻蚀和金属Cr层对表面铜膜的微观结构、致密性、电阻率和结合力等方面的影响。结果表明,等离子体刻蚀使聚酰亚胺表面粗糙度和表面能增大,有利于铜膜沉积并在界面形成机械互锁和化学键而提高结合力;Cr金属中间层可在薄膜界面处形成固溶体强化结合力,达到最优的5B级别。本研究对解决磁控溅射法制备柔性覆铜板中铜膜和聚酰亚胺基材结合力差的问题具有重要的意义。 展开更多
关键词 聚酰亚胺 铜膜 结合力 FCCL
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Inconel 718合金表面纳米多层CrAlN/CrN涂层的制备及高温摩擦学性能研究
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作者 宋宇涛 李春玲 +2 位作者 张淑珍 张广安 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第5期63-70,共8页
为提高Inconel 718合金的表面硬度和高温摩擦磨损性能,采用多弧离子镀技术在其表面制备CrAlN/CrN涂层。使用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪和划痕仪等对涂层的微观结构、力学性能进行分析表征。... 为提高Inconel 718合金的表面硬度和高温摩擦磨损性能,采用多弧离子镀技术在其表面制备CrAlN/CrN涂层。使用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪和划痕仪等对涂层的微观结构、力学性能进行分析表征。使用UMT摩擦磨损试验机测试涂层在室温、350℃和650℃下的摩擦性能,并对磨痕的形貌特征、元素分布和物相进行分析,分析涂层在不同温度下的摩擦磨损机制。结果表明:纳米多层CrAlN/CrN涂层微观结构致密,主要由fcc-CrN相组成,择优取向为(200)晶面;CrAlN/CrN涂层在Inconel 718合金表面具有良好的力学性能,其硬度和结合力分别为(29.3±1.2)GPa和70.4 N;涂层在室温和350℃下具有优异的耐磨性,磨损率分别低至1.5×10^(-6)mm^(3)/(N·m)和1.7×10^(-6)mm^(3)/(N·m),主导的磨损机制分别为磨粒磨损和疲劳磨损;650℃时涂层达到最低摩擦系数(0.33),但磨损率有所升高,主要表现为磨粒磨损。 展开更多
关键词 纳米多层 CrAlN/CrN涂层 微观结构 力学性能 高温摩擦学性能
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界面调控对类金刚石碳基薄膜在甲烷气氛下摩擦学性能的影响 被引量:3
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作者 陈琳 吴健 +3 位作者 张广安 鲁志斌 薛群基 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期150-157,共8页
在甲烷气氛下,利用不同材质摩擦副与非晶碳(a-C)基薄膜构成不同的自配副与非自配副摩擦体系,构建出不同的滑动界面,通过研究非晶碳(a-C)基薄膜与不同摩擦副对摩时的摩擦学行为,分析探索滑动界面对体系摩擦学行为的作用机理.结果表明:摩... 在甲烷气氛下,利用不同材质摩擦副与非晶碳(a-C)基薄膜构成不同的自配副与非自配副摩擦体系,构建出不同的滑动界面,通过研究非晶碳(a-C)基薄膜与不同摩擦副对摩时的摩擦学行为,分析探索滑动界面对体系摩擦学行为的作用机理.结果表明:摩擦副对a-C薄膜的摩擦学行为影响较为明显,主要通过影响滑动界面碳悬键的再杂化形式来引起体系摩擦学行为差异;甲烷解离基团对碳悬键的钝化能够有效降低体系摩擦系数,但过多的钝化形成多聚a-C:H,对体系造成不利影响.研究结果为烃类下提高DLC薄膜的减磨作用提供参考. 展开更多
关键词 类金刚石薄膜 甲烷 摩擦 滑动界面 钝化
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磁控溅射沉积BC_x薄膜的摩擦学性能 被引量:2
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作者 王立平 +1 位作者 张广安 蒲吉斌 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期16-23,共8页
探索具有优良摩擦学性能的BCx薄膜的制备方法具有重要意义,文中采用闭合场非平衡磁控溅射碳化硼靶和石墨靶(纯度均为99.9%)的方法,在38CrMoAl齿轮钢和Si(100)表面沉积BCx薄膜,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、拉... 探索具有优良摩擦学性能的BCx薄膜的制备方法具有重要意义,文中采用闭合场非平衡磁控溅射碳化硼靶和石墨靶(纯度均为99.9%)的方法,在38CrMoAl齿轮钢和Si(100)表面沉积BCx薄膜,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱、纳米压入仪、CSM摩擦磨损试验机和X射线光电子能谱仪(XPS)分别分析了BCx薄膜的结构特征、力学性能和摩擦磨损性能,得到了石墨靶电流对碳化硼薄膜结构和性能的影响规律。结果表明:相同的沉积时间内,BCx薄膜的厚度随石墨靶电流的增加逐渐增大,硬度、弹性模量逐渐降低,微观形貌的柱状结构特征越来越明显;增加石墨靶电流可以提高BCx薄膜的摩擦学性能,当石墨靶电流为2.4A时,BCx薄膜的摩擦因数稳定在0.2左右,且具有最佳的耐磨性能。 展开更多
关键词 BCx薄膜 磁控溅射 靶电流 摩擦学性能
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TiN/H-DLC薄膜的制备及其性能研究 被引量:2
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作者 勾荣年 +1 位作者 曹学乾 王顺花 《真空与低温》 2021年第5期430-438,共9页
为了探究用复合技术制备的DLC复合薄膜的力学性能和耐腐蚀性能,采用多弧离子镀(MAIP)和非平衡磁控溅射技术(UBMS)分别在316L不锈钢基底上沉积了H-DLC、TiN和TiN/H-DLC薄膜。采用三维轮廓仪、扫描电镜以及拉曼光谱分析薄膜的形貌和微观结... 为了探究用复合技术制备的DLC复合薄膜的力学性能和耐腐蚀性能,采用多弧离子镀(MAIP)和非平衡磁控溅射技术(UBMS)分别在316L不锈钢基底上沉积了H-DLC、TiN和TiN/H-DLC薄膜。采用三维轮廓仪、扫描电镜以及拉曼光谱分析薄膜的形貌和微观结构,采用纳米压痕仪、划痕仪、CSM摩擦试验机和电化学工作站表征了薄膜的纳米硬度、膜基结合力、摩擦学性能和耐腐蚀性能。结果表明,用多弧离子镀引入TiN层能够有效提高TiN/H-DLC复合薄膜的结合力并降低摩擦因数,但是薄膜的磨损率未明显降低,其原因可能是表面粗糙度的影响;H-DLC薄膜表面较为致密,在3.5%NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性能。复合制备技术可改善TiN/H-DLC薄膜的力学性能和特定环境下的耐腐蚀性能。 展开更多
关键词 复合制备技术 TiN/H-DLC复合薄膜 摩擦学性能 耐腐蚀性
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利用PECVD快速沉积超厚类金刚石碳基薄膜技术 被引量:2
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作者 魏徐兵 +1 位作者 鲁志斌 张广安 《真空与低温》 2020年第5期402-409,共8页
汽车发动机、管道防腐蚀、航空航天领域的特殊应用要求类金刚石碳(DLC)膜的厚度达到10~50μm。虽然DLC膜层越厚,其耐磨耐腐蚀等性能越好,但内应力也随之增大,制备难度增加。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是制备DLC薄膜的主要手段之一... 汽车发动机、管道防腐蚀、航空航天领域的特殊应用要求类金刚石碳(DLC)膜的厚度达到10~50μm。虽然DLC膜层越厚,其耐磨耐腐蚀等性能越好,但内应力也随之增大,制备难度增加。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是制备DLC薄膜的主要手段之一,具有沉积速率快、沉积温度低、可沉积厚膜等优点,同时能够实现形状复杂工件表面DLC膜层的沉积。本文介绍采用PECVD技术在平面工件表面、活塞环表面和管道内表面快速沉积压应力(贫Si层)和张应力(富Si层)交替的超厚DLC膜层。研究结果表明,在M2高速钢和活塞环功能面上均能沉积30μm以上的DLC膜,膜层的摩擦学性能优异;在管道内壁沉积的DLC膜厚度在10μm以上,耐蚀性能和摩擦学性能良好。总之,可以利用PECVD在不同形状的工件上快速沉积具有良好耐磨性和耐腐蚀性能的、超厚DLC膜层。 展开更多
关键词 等离子体增强化学气相沉积 超厚类金刚石碳膜 快速沉积 耐磨损 耐腐蚀
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具有低摩擦因数的a-C:H薄膜研究
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作者 尹萍妹 刘政宇 +3 位作者 曹学乾 鲁志斌 张广安 《真空与低温》 2022年第5期542-548,共7页
a-C:H薄膜有内应力大、热稳定性差、大气环境下摩擦因数高(0.1~0.4)等一些固有缺陷。采用等离子体辅助化学气相沉积技术,以乙炔和六甲基二硅氧烷为反应前驱体制备了具有低摩擦因数的硅氧共掺a-C:H薄膜。利用扫描电镜、拉曼光谱、纳米压... a-C:H薄膜有内应力大、热稳定性差、大气环境下摩擦因数高(0.1~0.4)等一些固有缺陷。采用等离子体辅助化学气相沉积技术,以乙炔和六甲基二硅氧烷为反应前驱体制备了具有低摩擦因数的硅氧共掺a-C:H薄膜。利用扫描电镜、拉曼光谱、纳米压痕及划痕分别研究了薄膜的微观结构和力学性能。结果表明,硅氧共掺a-C:H薄膜具有典型的非晶碳结构,并且展现出较高的硬度和弹性模量以及良好的膜基结合力,大气下的摩擦因数介于0.04~0.08之间,气压为10 kPa和5 kPa时摩擦因数可低至0.02。薄膜的低摩擦性能主要来源于薄膜本身的特性(硅氧的掺杂)和服役环境中大气压力的共同作用。 展开更多
关键词 硅氧共掺a-C:H薄膜 等离子体辅助化学气相沉积 六甲基二硅氧烷 低摩擦因数
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山区客运专线曲线区段钢轨磨耗量的仿真分析
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作者 刘丁阳 吴亚平 +3 位作者 徐国浩 旋艳杰 裴绍波 《华东交通大学学报》 2014年第3期68-73,共6页
以山区客运专线钢轨磨耗量以及运营安全性作为研究对象,数值仿真作为手段,仿真计算基于Kalker线性蠕滑理论,借鉴Elkins磨耗指数模型,考虑轨道不平顺,车轮踏面与钢轨型面及弹性地基影响,使用SIMPACK软件建立动车组模型仿真,计算了蠕滑率... 以山区客运专线钢轨磨耗量以及运营安全性作为研究对象,数值仿真作为手段,仿真计算基于Kalker线性蠕滑理论,借鉴Elkins磨耗指数模型,考虑轨道不平顺,车轮踏面与钢轨型面及弹性地基影响,使用SIMPACK软件建立动车组模型仿真,计算了蠕滑率和蠕滑力的大小,讨论了曲线半径对蠕滑率、钢轨磨耗量、减载率及脱轨系数的影响。比较了不同曲线下,两种踏面的动力学性能。随着圆曲线半径减半,LMa(高速动车组踏面)的左轨磨耗量增大了大约6倍左右。从磨耗量和安全性的角度对山区客运专线设计方法提出建议。 展开更多
关键词 曲线半径 山区客运专线 钢轨磨耗量
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a-C:BCx和a-C:Cr涂层的干摩擦及油润滑摩擦学性能
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作者 李霞 +1 位作者 曹学乾 张广安 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1-5,54,共6页
为比较磁控溅射制备的a-C:BCx和a-C:Cr这2种涂层的摩擦学性能,并研究2种涂层结构对摩擦学性能的影响,采用非平衡磁控溅射技术在38Cr Mo Al齿轮钢表面制备了a-C:BCx和a-C:Cr涂层,通过扫描电子显微镜与纳米压痕仪对2种涂层显微结构与力学... 为比较磁控溅射制备的a-C:BCx和a-C:Cr这2种涂层的摩擦学性能,并研究2种涂层结构对摩擦学性能的影响,采用非平衡磁控溅射技术在38Cr Mo Al齿轮钢表面制备了a-C:BCx和a-C:Cr涂层,通过扫描电子显微镜与纳米压痕仪对2种涂层显微结构与力学性能进行了表征,并利用摩擦磨损试验机对涂层在干摩擦和油润滑(4109润滑油)条件下的摩擦学性能进行了评价。结果表明:a-C:BCx涂层的显微硬度和弹性模量均高于a-C:Cr涂层,a-C:BCx涂层在常温干摩擦、常温油润滑和高温油润滑下的摩擦学性能均优于a-C:Cr涂层,这主要归因于a-C:BCx涂层具有较高的显微硬度以及在对偶球上形成稳定的转移膜。 展开更多
关键词 a-C:Cr涂层 a-C:BCx涂层 干摩擦 油润滑 转移膜 摩擦学性能
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类金刚石薄膜在腐蚀介质中的摩擦磨损行为研究 被引量:6
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作者 苟成学 王顺花 +2 位作者 张广安 吴志国 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期172-179,共8页
目的在304不锈钢表面制备DLC薄膜,并探究其在1 mol/L NaOH、3.5%NaCl、1 mol/L H2SO4溶液中的摩擦磨损行为。方法通过非平衡磁控溅射设备(UPD650)制备DLC薄膜。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪,对DLC薄膜的微观结构及磨斑、磨痕进行表... 目的在304不锈钢表面制备DLC薄膜,并探究其在1 mol/L NaOH、3.5%NaCl、1 mol/L H2SO4溶液中的摩擦磨损行为。方法通过非平衡磁控溅射设备(UPD650)制备DLC薄膜。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪,对DLC薄膜的微观结构及磨斑、磨痕进行表征。使用划痕仪和纳米压痕仪,分别测试DLC薄膜的结合力、硬度和弹性模量。使用接触角测量仪测试1 mol/L NaOH、3.5%NaCl、1 mol/L H2SO4溶液和去离子水在304不锈钢和DLC薄膜表面的润湿角。采用CSM摩擦试验机研究304不锈钢和DLC薄膜的摩擦磨损行为。利用动电位极化评价304不锈钢和DLC薄膜的耐腐蚀性能。结果304不锈钢表面制备的薄膜厚度约1.95μm,结合力为37 N左右,硬度和弹性模量分别约为14.7 GPa和191.1 GPa。DLC薄膜在1 mol/L NaOH溶液中的摩擦系数高达0.18,而在3.5%NaCl、1 mol/L H2SO4溶液和去离子水中的摩擦系数低至0.05左右。在1 mol/L NaOH、3.5%NaCl、1 mol/L H2SO4溶液中,DLC薄膜的磨损率比304不锈钢的小2、3个数量级。极化测试结果显示,DLC薄膜在不同介质中的腐蚀电流密度顺序为1 mol/L H2SO4<3.5%NaCl<1 mol/L NaOH。结论沉积的DLC薄膜具有良好的机械性能和耐腐蚀性能,能够很好地改善304不锈钢在1 mol/L NaOH、3.5%NaCl、1 mol/L H2SO4溶液中的摩擦磨损性能。 展开更多
关键词 304不锈钢 DLC薄膜 腐蚀介质 摩擦磨损 耐腐蚀性
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DLC和CrN薄膜在油润滑下的摩擦性能 被引量:5
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作者 王顺花 +2 位作者 张广安 耿中荣 刘千喜 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期20-25,共6页
文摘采用闭合场非平衡直流磁控溅射技术和阴极电弧离子镀技术在轴承钢表面分别制备了DLC和Cr N薄膜,在全配方发动机油(CF-4,15W/40)润滑条件下,选择DLC/钢、Cr N/钢摩擦配副,用SRV-IV摩擦实验机考察了25℃和100℃时DLC与Cr N薄膜在不同... 文摘采用闭合场非平衡直流磁控溅射技术和阴极电弧离子镀技术在轴承钢表面分别制备了DLC和Cr N薄膜,在全配方发动机油(CF-4,15W/40)润滑条件下,选择DLC/钢、Cr N/钢摩擦配副,用SRV-IV摩擦实验机考察了25℃和100℃时DLC与Cr N薄膜在不同载荷下的摩擦因数和磨损率,并对摩擦界面进行分析。结果表明:DLC和Cr N薄膜在油润滑条件下的摩擦因数都随着载荷的增加而降低;DLC和CF-4构成的固液复合润滑体系具有更加优异的摩擦学性能;活性较高的Cr N薄膜与发动机油中的添加剂相互作用,在摩擦界面上发生摩擦化学反应形成摩擦化学反应膜,并且薄膜表面形成的氧化层有利于提高薄膜在高温时的耐磨性。 展开更多
关键词 DLC薄膜 CRN薄膜 摩擦因数 磨损率 摩擦学性能 固液复合润滑 摩擦化学反应
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高承载高耐磨Cr_(3)C_(2)-NiCr/DLC复合涂层制备及摩擦学行为 被引量:2
14
作者 何东青 +1 位作者 李文生 张广安 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期751-763,共13页
采用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)技术制备Cr_(3)C_(2)-NiCr/DLC复合涂层,对比研究其与单层DLC薄膜的微观结构、机械性能和不同载荷下的摩擦磨损行为.结果表明:Cr_(3)C_(2)-NiCr/DLC复合涂层的结合力、承载... 采用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)技术制备Cr_(3)C_(2)-NiCr/DLC复合涂层,对比研究其与单层DLC薄膜的微观结构、机械性能和不同载荷下的摩擦磨损行为.结果表明:Cr_(3)C_(2)-NiCr/DLC复合涂层的结合力、承载力和摩擦学性能比单层DLC薄膜显著提高;HVOF制备的Cr_(3)C_(2)-NiCr中间承载层对表层DLC薄膜的微观结构和纳米硬度影响不大;Cr_(3)C_(2)-NiCr/DLC复合涂层在高载下的优异摩擦学性能归因于避免了高接触应力下发生塑性变形而导致DLC薄膜在摩擦磨损过程中的脆性断裂和剥落失效行为.此外,在不同载荷下的摩擦过程中DLC薄膜和Cr_(3)C_(2)-NiCr/DLC复合涂层均未发生石墨化,其摩擦学行为主要取决于不同接触应力下的磨损机制变化和对偶球表面摩擦转移膜演化. 展开更多
关键词 复合涂层 高承载 机械性能 摩擦学性能 不同载荷
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Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层制备及高温摩擦学行为研究 被引量:2
15
作者 张广安 +1 位作者 何东青 李文生 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期70-79,共10页
目的基于表面耐高温薄膜和高承载金属陶瓷涂层性能优势协同的设计思想,制备Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层,提高硬质薄膜机械性能和不同温度下的摩擦学性能。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)和电弧离子镀(AIP)技术制备Cr_(3)C_(2)-... 目的基于表面耐高温薄膜和高承载金属陶瓷涂层性能优势协同的设计思想,制备Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层,提高硬质薄膜机械性能和不同温度下的摩擦学性能。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)和电弧离子镀(AIP)技术制备Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压入仪、划痕仪和高温摩擦磨损试验机等对复合涂层的微观结构、机械性能和不同温度下的摩擦磨损行为进行系统研究。结果Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层微观结构致密,界面结合良好,其顶层耐高温薄膜由CrAlN结合层和TiSiN-CrAlN交替多层构成,总厚度约6.7μm,低于不锈钢表面直接沉积TiSiN-CrAlN薄膜的厚度(约9.6μm)。Cr_(3)C_(2)-NiCr支撑层微观结构和形貌影响其表面沉积TiSiN-CrAlN薄膜的结晶性。Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有优异的机械性能,其纳米硬度和弹性模量分别高达(37.3±2.6)GPa和(506.1±10.6)GPa,结合力相比不锈钢表面TiSiN-CrAlN多层膜显著提高。得益于Cr_(3)C_(2)-NiCr支撑层的引入,复合涂层在不同温度下的摩擦因数和磨损率均比单一薄膜的低,其摩擦因数在900℃下可稳定保持在0.44左右,磨损率约为3.13×10^(-5)mm^(3)/(N·m),表现出良好的高温摩擦学性能。此外,磨损机制分析表明,500℃以下主要为磨粒磨损和黏着磨损,摩擦因数较大、不稳定,但磨损率基本不变;700℃时由于Cr_(3)C_(2)-NiCr层的支撑作用而无明显的疲劳磨损,氧化磨损发生;900℃时氧化磨损主导,摩擦界面生成主要成分为TiO_(2)、Cr_(2)O_(3)的摩擦反应膜。结论采用HVOF和PVD相结合的方法在不锈钢表面制备的Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有良好的机械性能和优异的高温摩擦学性能,可进一步改善耐高温薄膜的综合性能,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层 机械性能 高温摩擦 磨损机制 协同效应
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镍基涂层/碳基薄膜复合体系磨蚀行为 被引量:2
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作者 任伟 李文生 +5 位作者 马勤 何东青 张广安 李旭强 翟海民 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1379-1387,共9页
利用非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢基底和316L不锈钢基底喷焊Ni60C涂层表面分别制备a-C、a-C:H、a-C:Cr3种类金刚石碳基(DLC)薄膜,对比分析了不同防护体系在5%H2SO4(质量分数)溶液中的耐磨蚀性能。结果表明:较单层DLC薄膜,Ni60C/DLC... 利用非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢基底和316L不锈钢基底喷焊Ni60C涂层表面分别制备a-C、a-C:H、a-C:Cr3种类金刚石碳基(DLC)薄膜,对比分析了不同防护体系在5%H2SO4(质量分数)溶液中的耐磨蚀性能。结果表明:较单层DLC薄膜,Ni60C/DLC复合体系膜-基结合强度大幅提高,腐蚀磨损性能显著改善,其摩擦系数在0.05~0.14之间,腐蚀磨损率在0.66×10^-8~5.7×10^-8 mm^3/N·m之间。Ni60C涂层作为硬质支撑层提高了薄膜的承载能力,且有效抑制了腐蚀摩擦过程中碳基(DLC)薄膜的石墨化进程,提高了Ni60C/DLC复合体系耐磨蚀性能。 展开更多
关键词 喷焊 Ni60C涂层 磁控溅射 类金刚石碳基薄膜 腐蚀磨损
原文传递
用于微结构气体探测器的类金刚石碳阻性电极制备研究
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作者 周意 +2 位作者 吕游 张广安 李文生 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期968-974,共7页
通过磁控溅射法制备了用于微结构气体探测器(MPGD)的新型类金刚石碳(DLC)阻性电极,研究了靶电流、真空度、元素掺杂等因素对DLC阻性电极面电阻的影响规律,以及DLC阻性电极结合强度和内应力的优化方法.结果表明:随靶电流的增大,DLC阻性... 通过磁控溅射法制备了用于微结构气体探测器(MPGD)的新型类金刚石碳(DLC)阻性电极,研究了靶电流、真空度、元素掺杂等因素对DLC阻性电极面电阻的影响规律,以及DLC阻性电极结合强度和内应力的优化方法.结果表明:随靶电流的增大,DLC阻性电极的面电阻降低;真空度越高,DLC阻性电极的面电阻越小,稳定性越好;氢元素和氮元素的掺杂使得DLC阻性电极的面电阻增大,且氢元素影响更加明显.本文方法为新构型微结构气体探测器的研发和性能提升奠定了技术基础. 展开更多
关键词 微结构气体探测器 类金刚石碳阻性电极 面电阻
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