含Mo的PVD涂层结构及其摩擦学特性的研究进展

从含Mo元素的代表性涂层入手,综述了二元、三元再到多元含Mo系列PVD涂层的研究现状和进展,探究了不同元素添加、不同制备参数等对涂层微观结构、力学性能和摩擦学性能等的影响。在涂层组分从二元发展到多元的过程中,改变掺杂元素种类、含量,制备参数会引起涂层微观结构的变化进而提升涂层力学性能和摩擦学性能。涂层性能的改善,有利于增强对机械设备中关键传动零部件的保护,延长机械设备使用寿命,对军工及社会发展具有重大意义。     

CrNx梯度薄膜在不同水溶液中的腐蚀及摩擦学特性

采用增强阴极弧磁控溅射法在Si(100)片和WC硬质合金上制备了CrNx梯度薄膜。用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了CrNx梯度薄膜的结构及微观形貌;在人体模拟体液及海水中分别利用CHI660D电化学工作站及球-盘摩擦磨损试验机对CrNx梯度薄膜的电化学特性及CrNx/Al2O3的摩擦学特性进行了研究。结果表明:CrNx梯度薄膜在海水中表现出更优异的耐腐蚀性,CrNx梯度薄膜在人体模拟体液中的摩擦因数随载荷的增加而增大(0.23~0.33),而在海水中的摩擦因数则是先增大后减小(0.26~0.30)。低载荷下,对摩副在人体模拟体液中的磨损程度更低,当载荷增大至12N时,2种润滑环境下的磨损程度相当。     

TiO_2基薄膜的光生阴极保护研究进展

综述了Ti O_2薄膜的光生阴极保护基本原理、制备技术及其改性和复合的研究现状。探讨了Ti O_2基薄膜制备技术的优缺点,分析了Ti O_2基薄膜微观结构、离子掺杂、贵金属表面沉积及复合材料对光生阴极保护的影响及其作用机理。最后,对Ti O_2基薄膜光生阴极保护的未来前景进行了展望。     

多元CrMoSiCN系列薄膜结构及摩擦学特性研究进展

从三元含Mo的Cr-Mo-N、Mo-Si-N、Mo-C-N薄膜到四元Cr-Mo-Si-N、Mo-Si-C-N薄膜,综述多元系列薄膜的结构、力学及摩擦学性能的研究进展;分析在不同气体压力、制备方法与参数、不同元素含量下薄膜结构的变化,阐述薄膜结构与其力学性能和摩擦学特性的关联。指出:多元Cr-Mo-Si-C-N系列薄膜结构、硬度、摩擦因数强烈受到薄膜中Mo、Si、C、N元素含量的影响,其中力学特性还与薄膜微结构紧密相关;薄膜的摩擦学特性与晶粒生长细化和作为润滑剂的无定形基质有关;在摩擦过程中发生的摩擦化学反应也有效地提高了薄膜的耐磨性。对于四元Cr-Mo-C-N和多元Cr-Mo-Si-C-N薄膜,建议进一步研究在水润滑与非润滑的不同条件下,例如在海水或者空气干摩擦环境下,是否由于薄膜结构组分的不同而有效地形成含Mo的氧化物的自润滑膜,以提高薄膜在更多场合下的适应性和减摩性。     

Ni/Cu共掺CrBN涂层的韧性评价及压痕有限元仿真研究

为了研究金属Ni和Cu共掺对CrBN涂层韧性的影响,采用闭场式非平衡磁控溅射法制备了不同Ni/Cu比例的Ni-Cu-CrBN涂层.利用透射电子显微镜(TEM)对涂层的结构进行了分析,表明涂层是由CrN晶体和非晶基质组成的纳米复合结构.随着Ni含量的减少以及Cu含量的增加,CrBN涂层的硬度(H)从24.6 GPa下降到...     

类金刚石薄膜水润滑摩擦学特性研究进展

综述类金刚石薄膜水润滑摩擦学特性的研究进展,评述薄膜在水环境中的摩擦磨损特性,分析薄膜种类、元素掺杂、对摩材料以及微结构对DLC薄膜水润滑摩擦学特性的影响,并阐述DLC薄膜在水中的摩擦磨损机制。指出:DLC薄膜水润滑摩擦学特性受薄膜制备参数和摩擦试验环境影响,通过与微结构的耦合可以进一步改善类金刚石薄膜的摩擦学特性。同时还展望了类金刚石薄膜水润滑摩擦学未来研究方向。     

Ti-DLC薄膜在水介质中的摩擦学特性

采用非平衡磁控溅射法在Si(100)片和M2工具钢上制备Ti-DLC薄膜。通过X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪和扫描电子显微镜分析薄膜的结构以及微观形貌;利用球-盘摩擦磨损试验机研究不同载荷下Ti-DLC/Si-3N-4对摩副在水中的摩擦学特性。结果表明,Ti-DLC薄膜具有致密的表面结构,含有较多的C-Csp2键;摩擦介质为去离子水时,薄膜的摩擦因数随着载荷的增加先减小后增大,且载荷增加到一定值后,摩擦因数几乎不再变化; 薄膜磨损率随着载荷的增加先升高后降低,而相应的Si3N4小球磨损率却是先减小后增大, 这主要是由于Si3N4在水中易于发生水合反应,促使摩擦接触表面变得非常平滑,从起到降低摩擦因数,在一定程度上减少磨损的作用。     

纳米复合薄膜水润滑摩擦学性能的研究进展

评述了类金刚石基(DLC、a-C)、非晶氮化碳基(a-CNx)、过渡金属氮化物基(TiN、CrN)及其改性纳米复合薄膜的水润滑摩擦学性能,分析了微观结构、梯度结构、元素掺杂、对磨材料及摩擦参数对其水润滑摩擦磨损性能的影响,并揭示了水润滑中纳米复合薄膜存在的摩擦磨损机制,指出了三种纳米复合薄膜体系在水润滑中均可表现出优异的减摩抗磨特性,但与薄膜成分、层状结构、力学性能及对磨材料物理化学性能密切相关。一般而言,相比于过渡金属氮化物基薄膜,类金刚石基及非晶氮化碳基薄膜由于在水润滑中形成转移层和水合润滑层而呈现出更低的摩擦系数和磨损率。当选用的对磨材料易于发生摩擦水合反应时,形成的水合层起到的保护作用使得纳米复合薄膜均表现出了更低的磨损率。在保证薄膜未发生剥落而失效时,适当地加载载荷和滑移速度也是获得最优水润滑摩擦学性能的关键因素。为薄膜应用在水润滑器械作业提供了一定的参考,并展望了纳米复合薄膜水润滑摩擦学未来的研究方向。     

硅片表面原子层沉积Al_2O_3薄膜及其长期腐蚀行为

目前,对硅基材表面利用原子层沉积技术(ALD)制备的Al_2O_3薄膜的耐蚀性鲜见研究报道。利用ALD技术在硅片表面制备非晶Al_2O_3薄膜。采用扫描电镜(SEM)观察薄膜的表面及截面形貌;采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析薄膜的价键结构;通过交流阻抗谱和动电位极化曲线研究硅基材与薄膜在不同浸泡时间下的耐腐蚀性能;采用光学显微镜观察腐蚀过程中基材与薄膜的表面形貌。结果表明:ALD非晶态Al_2O_3薄膜具有致密结构,在浸泡过程中,镀膜基材比裸基材具有更好的耐腐蚀性能;且在长期浸泡情况下,Al_2O_3薄膜对基材仍能起到良好的保护作用。