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转移膜的形成对含氢碳膜超低摩擦性能的影响 被引量：7
1
作者 赵艺蔓 刘红妹 +4 位作者 吉利 李红轩 权伟龙 周惠娣 陈建敏 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期115-120,共6页
含氢非晶碳膜在惰性气氛下展现了超低摩擦性能,摩擦系数可达到10^(–3)数量级.本文中通过试验设计验证了转移膜的形成是碳膜超低摩擦性能获得的必要条件.采用含氢非晶碳膜(a-C:H)与钢作为摩擦配副,球盘接触旋转运动,更换接触方式:一种... 含氢非晶碳膜在惰性气氛下展现了超低摩擦性能,摩擦系数可达到10^(–3)数量级.本文中通过试验设计验证了转移膜的形成是碳膜超低摩擦性能获得的必要条件.采用含氢非晶碳膜(a-C:H)与钢作为摩擦配副,球盘接触旋转运动,更换接触方式:一种是钢球与镀a-C:H薄膜的钢平板对摩,另一种是镀a-C:H薄膜钢球与钢平板对摩.保持配副材料不变,利用接触方式的差异,来改变转移膜形成的难易程度.第一种方式下,a-C:H可以转移到对偶形成均匀的转移膜,具有超低摩擦性能;在第二种方式下,a-C:H不能转移到对偶形成转移膜,摩擦系数高.而该转移膜是一种含氢的,以sp^2杂化为主的碳结构.氢能够参与钝化碳悬键,从而保证低化学作用活性,sp^2平面分子结构可以具有较低的剪切强度.因此,转移膜的形成和氢的钝化作用对a-C:H薄膜超低摩擦机理均具有重要的贡献. 展开更多
关键词 含氢非晶碳薄膜 超低摩擦 转移膜 摩擦性能
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沉积温度对钢球表面含氢碳薄膜结构和摩擦学性能的影响 被引量：4
2
作者 付宇 路阳 +2 位作者 杨效田 王永富 张俊彦 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期113-121,共9页
目前,含有类富勒烯碳结构的氢化碳薄膜(FL-C:H)主要通过等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在单晶硅表面制备。文中在碳薄膜PECVD沉积工艺之前,通过额外引入原位渗氮方法在钢球表面沉积过渡层以增强薄膜与基材结合力,从而成功制备了... 目前,含有类富勒烯碳结构的氢化碳薄膜(FL-C:H)主要通过等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在单晶硅表面制备。文中在碳薄膜PECVD沉积工艺之前,通过额外引入原位渗氮方法在钢球表面沉积过渡层以增强薄膜与基材结合力,从而成功制备了具有类富勒烯结构的含氢碳薄膜。通过改变钢球表面碳膜沉积时间(30、60、90、120、150和180 min)获得厚度不同、结构变化的碳膜,进而研究碳膜的结构演变与摩擦学性能之间的关系。结果表明:FL-C:H薄膜PECVD沉积工艺(采用了比额外引入的原位渗氮工艺更低的基底偏压)使钢基底温度随沉积时间增加而下降,导致薄膜结构转变。碳膜结构最初为类石墨结构,随着沉积时间的增长逐渐转变为类富勒烯结构;沉积时间为180 min的碳基薄膜具有超低摩擦因数(0.009)和超长磨损寿命(53 000个周期)。 展开更多
关键词 超低摩擦 含氢碳膜 类石墨 类富勒烯
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超低摩擦的理论与实践 被引量：4
3
作者 董光能 张宇军 +2 位作者 毛军红 李健 谢友柏 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期44-49,共6页
超低摩擦是纳米技术诞生后在摩擦学中近几年蓬勃发展的新领域。超低摩擦集成了量子力学、量子化学、纳米技术、分子动力学,为现代精密、低能耗、长寿命机械设计提供了强有力的摩擦学支撑。根据近几年超低摩擦的发展现状,分析了当前超低... 超低摩擦是纳米技术诞生后在摩擦学中近几年蓬勃发展的新领域。超低摩擦集成了量子力学、量子化学、纳米技术、分子动力学,为现代精密、低能耗、长寿命机械设计提供了强有力的摩擦学支撑。根据近几年超低摩擦的发展现状,分析了当前超低摩擦的理论及其局限性,阐明了当前产生超低摩擦的条件和材料特征,指出随着超低摩擦理论、技术和材料的大胆创新,超低摩擦必将在常规乃至恶劣工况下运行的装备上得到迅速应用。 展开更多
关键词 超低摩擦 类金刚石膜 分子动力学 公度性
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跑合过程引发钛合金水基润滑的超低摩擦特性 被引量：3
4
作者 张会臣 漆雪莲 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期349-356,共8页
以Ti6Al4V盘和Si_(3)N_(4)球为摩擦副、以魔芋葡甘聚糖溶液为润滑剂,使用多功能摩擦磨损试验机对比分析在干摩擦跑合和硼酸跑合条件下钛合金魔芋葡甘聚糖溶液水基润滑的摩擦特性,研究了跑合过程对钛合金水基润滑特性的影响。结果表明:... 以Ti6Al4V盘和Si_(3)N_(4)球为摩擦副、以魔芋葡甘聚糖溶液为润滑剂,使用多功能摩擦磨损试验机对比分析在干摩擦跑合和硼酸跑合条件下钛合金魔芋葡甘聚糖溶液水基润滑的摩擦特性,研究了跑合过程对钛合金水基润滑特性的影响。结果表明:在跑合过程中Si_(3)N_(4)球上形成的磨损区域是实现超低摩擦的关键,两种方式跑合后使用魔芋葡甘聚糖溶液润滑均可达到摩擦系数小于0.01的超低摩擦状态。干摩擦跑合后魔芋葡甘聚糖溶液的浓度较高,且在试验转速较高的条件下较强的流体动压效应可实现超低摩擦。硼酸跑合降低了摩擦副表面的粗糙度,且硼酸离子与魔芋葡甘聚糖分子中的羟基发生化学反应生成更加稳定的水合分子层,在魔芋葡甘聚糖溶液浓度较低的条件下依靠水合分子间的斥力仍可实现超低摩擦。 展开更多
关键词 材料表面与界面 超低摩擦 跑合 水基润滑 钛合金
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水合羟乙基纤维素润滑时钛合金的摩擦学特性 被引量：2
5
作者 盛德尊 张会臣 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期509-516,共8页
以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究点接触条件下Ti-6Al-4V的摩擦学特性。采用超景深显微镜测量钛合金表面粗糙度,激光共聚焦显微镜测试氮化硅球三维形貌,采用能谱分析和拉曼光谱分析磨痕的物质组成,在UMT-2摩擦磨损试验机上... 以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究点接触条件下Ti-6Al-4V的摩擦学特性。采用超景深显微镜测量钛合金表面粗糙度,激光共聚焦显微镜测试氮化硅球三维形貌,采用能谱分析和拉曼光谱分析磨痕的物质组成,在UMT-2摩擦磨损试验机上分析线速度和润滑液浓度对Ti-6Al-4V摩擦学特性的影响。结果表明,摩擦过程经不同的跑合阶段,达到稳定的超低摩擦状态(μ≈0.005);随线速度、浓度的增大,氮化硅球和Ti-6Al-4V的摩擦系数先减小后增大;低线速度以及低浓度时无法形成可靠润滑膜,线速度过高时,摩擦产热导致水分子蒸发,润滑液浓度过高时,黏度显著增大,都不能实现超低摩擦;实现超低摩擦需合适的线速度以及水合分子浓度,此时钛合金表面形成微凸体磨平区域,有利于水合分子层产生斥力,形成稳定的润滑膜。通过微观分析,提出了钛合金的水基润滑模型。 展开更多
关键词 TI-6AL-4V 水基润滑 超低摩擦 羟乙基纤维素 润滑模型
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面接触下水合羟乙基纤维素的润滑特性研究 被引量：1
6
作者 盛德尊 张会臣 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期120-128,共9页
以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究面接触条件下HEC润滑液的润滑特性。采用红外光谱仪分析HEC化学组成,结合分子动力学模拟分析HEC与水分子的相互作用,采用白光干涉三维表面形貌仪测量试样的表面形貌,借助微摩擦磨损试验机(UM... 以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究面接触条件下HEC润滑液的润滑特性。采用红外光谱仪分析HEC化学组成,结合分子动力学模拟分析HEC与水分子的相互作用,采用白光干涉三维表面形貌仪测量试样的表面形貌,借助微摩擦磨损试验机(UMT-2)探究转速、载荷、质量分数对润滑液润滑特性的影响。结果表明:HEC可以与水分子形成中、高强度的氢键;转速变化在摩擦副入口处对润滑液的成膜过程产生影响,进入摩擦副的润滑膜可以保持稳定的润滑状态,摩擦因数随转速增大几乎不变;增大载荷,润滑液在摩擦副间分布更加均匀,提升润滑性能,摩擦因数随载荷增大而减小;随润滑液质量分数增大,摩擦因数先减小后增大,质量分数为1.00%时摩擦因数最小。提出羟乙基纤维素水基润滑模型,模型包括水分子层和水合羟乙基纤维素层,其中水合羟乙基纤维素层起主要作用。 展开更多
关键词 水基润滑 极低摩擦因数 面接触 羟乙基纤维素 分子动力学模拟
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工程导向固体超滑(超低摩擦)研究进展 被引量：6
7
作者 张斌 吉利 +2 位作者 鲁志斌 李红轩 张俊彦 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期3-17,共15页
实现“零”摩擦磨损是润滑的终极目标,是保障机械系统高精度、高可靠、长寿命稳定运行和促进节能减排的关键之一.超滑,工程上称之为“超低摩擦”,从理论模拟计算开始,人们对超滑的认识和理解日益加深,但工程导向的固体超滑实现是极具挑... 实现“零”摩擦磨损是润滑的终极目标,是保障机械系统高精度、高可靠、长寿命稳定运行和促进节能减排的关键之一.超滑,工程上称之为“超低摩擦”,从理论模拟计算开始,人们对超滑的认识和理解日益加深,但工程导向的固体超滑实现是极具挑战的技术问题.目前能够实现工程尺度固体超滑的材料候选者主要有有序二维材料和碳薄膜.本文作者从原理、试验到工程应用分别综述了这些材料的研究发展现状,并总结了工程导向超滑存在的问题,并对其未来的发展方向做出展望. 展开更多
关键词 超低摩擦 超滑 石墨烯 二硫化钼 碳薄膜 第一性原理
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