磁控溅射W-T-iN/MoS_2薄膜及其摩擦学性能研究

采用W靶、Ti靶及MoS2靶,先制备W-T-iN薄膜,然后再在其上面沉积MoS2纳米薄膜得到W-T-iN/MoS2纳米双层薄膜,通过多次实验得到溅射W-T-iN/MoS2薄膜的最佳工艺如下:溅射气压1.0 Pa,靶基距为100 mm,溅射功率为:W靶,Ti靶均为200W,MoS2靶为150 W;制备W-T-iN薄膜溅射时间为1 h,样品台加热600℃;制备MoS2纳米层时间为0.5 h。使用X射线衍射仪,扫描电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析。采用纳米压痕测试系统测试薄膜的纳米硬度和弹性模量,采用VEECOWYKONT1100非接触光学表面轮廓仪测试薄膜的表面及磨痕粗糙度;UMT-3摩擦磨损试验机在大气、室温、无润滑条件下对薄膜摩擦磨损性能分析,结果表明:在大气环境中,W-T-iN/MoS2薄膜摩擦性能要优于纯W-T-iN薄膜。     

黑色复合耐磨磷化膜的摩擦学性能

复合磷化膜耐磨性较好,但研究报道较少,因而其推广应用受到了限制.按磷化的成膜机理,设计、优选出了耐磨复合磷化液配方、最佳磷化工艺,制备出复合磷化膜并通过摩擦试验检测磷化膜的摩擦学性能.结果表明:复合磷化膜呈黑色、细密针孔状结构;复合磷化膜能显著提高摩擦副表面的摩擦学性能,摩擦系数从0.8降到0.3;磷化前的表面调整有利于形成细密、性能好的磷化膜;磷化作为喷涂固体润滑剂的前处理,能提高固体润滑涂层的持久性.     

掺杂Sb_2O_3/Au对MoS_2溅射膜抗氧化性能的影响

利用 X射线光电子能谱仪 (XPS)对 MoS2溅射膜掺杂 Sb2O3/Au的抗氧化性能进行了研究。结果表明, Sb2O3/Au使得 MoS2溅射膜的结构变得更为致密。同时还改变了 MoSx的化学计量配比,增强了 MoS2溅射膜的抗氧化性能。通过掺杂的 MoS2溅射膜的初始氧化以及在潮湿环境中的氧化只发生在膜表面的 2～ 3个分子层,使得内层被保护得相当好。掺杂是解决 MoS2溅射膜氧化问题的一种行之有效的方法。     

液晶聚芳酰胺自组装膜的摩擦学性能

研究了液晶聚芳酰胺在表面羟基化载玻片上的自组装行为及液晶聚合物薄膜的摩擦磨损性能。结果表明．自组装液晶聚芳酰胺薄膜修饰的基底在低载荷下与Si3N4陶瓷球对磨时的摩擦系数非常低和稳定，耐磨寿命较其它聚酰胺类固体润滑膜更长。因此，自组装液晶聚芳酰胺超薄膜可以作为低载荷下硅基材料的减摩抗磨防护层。     

MoS_2和石墨对Ni-Cr基复合材料摩擦学性能的影响

用粉末冶金方法制备Ni-Cr基自润滑复合材料,研究了固体润滑剂MoS_2和石墨对复合材料的机械性能和摩擦学性能的影响。结果表明,随着MoS_2含量的增加,复合材料的显微硬度明显降低;MoS_2添加量从10%(质量分数,下同)增加到15%,复合材料摩擦系数和磨损率的变化并不明显。随着石墨含量的增加,复合材料的显微硬度呈逐渐降低的趋势,在400℃和800℃的摩擦系数呈升高趋势,石墨添加量为10%时室温摩擦系数最小。同时添加5%MoS_2和10%石墨时,复合材料的摩擦系数保持在0.48-0.65,石墨与MoS_2之间存在着协同效应,但是磨损率比添加单一润滑剂时高一个数量级。     

打桩机用GCr15钢表面磁控溅射DLC膜的组织和摩擦学性能

为了提高打桩机用GCr15钢的摩擦学性能,采用磁控溅射在其表面制备了一层掺Cr的DLC膜,对比了该膜层处于不同工况下的微观组织和摩擦学特性.结果 表明:DLC膜的表面区域出现了许多球形颗粒,DLC膜的组织形态较为均匀,表面粗糙度接近9 nm.DLC膜形成了单一衍射峰,表明DLC膜属于一种非晶态组织.对DLC膜进行纳米压...     

TiN/Ti多层膜韧性对摩擦学性能的影响

考察了TiN/Ti多层膜韧性对其摩擦学性能的影响.采用磁过滤阴极弧沉积的方法制备了具有不同Ti子层厚度的TiN/Ti多层膜.用透射电镜对其层状结构及子层厚度进行了观察和分析,分别用Rockwell硬度计和UMT摩擦磨损试验机,进行了压痕测试和摩擦磨损实验.结果表明,TiN/Ti多层膜中Ti子层的加人显著提高了多层膜的韧性,相对TiN单层薄膜,当载荷较大时,多层膜的耐磨性有明显的改善.结合实验结果,讨论了TiN/Ti多层膜韧性对其耐磨性的影响.     

溶致液晶聚芳酰胺自组装单分子膜的摩擦学性能

研究了制膜溶液相态的不同对溶致液晶聚芳酰胺(PPTA)分子沉积膜摩擦学性能的影响,分析了PPTA分子沉积膜向对偶面的转移与沉积,并讨论了转移膜性能与PPTA优良的抗磨减摩性能之间的关系。结果表明,PPTA转移膜与对偶面之间具有一定的结合力,摩擦过程实际上是在沉积膜与转移膜之间进行。当对偶面上的转移膜脱落时,PPTA的沉积膜的摩擦系数逐渐增大并且很快被磨穿。     

TiO2-ZrO2复合薄膜的制备和摩擦学性能

以ZrOCl2@8H2O和TiCl4为原料,用溶胶-凝胶法制备了高取向的TiO2-ZrO2复合薄膜,研究了复合薄膜的组成结构、表面形貌和摩擦学性能结果表明,该复合薄膜均匀致密、具有四方ZrO2结构;复合薄膜具有良好的减摩抗磨性能.在0.5 N低负荷下,复合薄膜与AISI 52100钢和Si3N4对磨时的摩擦系数为0.14～0.20,耐磨寿命大于5000次.TiO2-ZrO2复合薄膜可用作特殊工况条件下的减摩抗磨保护性涂层.     

碳纤维和二硫化钼混杂增强尼龙复合材料的摩擦学性能研究

以注塑成型法制备MoS₂和碳纤维混杂增强尼龙1010复合材料,采用MM-200型磨损试验机考察复合材料摩擦磨损性能。研究结果表明:在干摩擦条件下,MoS₂和碳纤维混杂可显著改善尼龙复合材料摩擦学性能,较小载荷下复合材料磨损以轻微磨粒磨损和疲劳磨损为主,较高载荷下复合材料则以热疲劳断裂剥落磨损为主。摩擦过程中MoS₂和对偶铁发生摩擦化学反应,生成和对偶底材具有较强结合能力的硫化亚铁和硫酸铁等,同时部分被氧化生成MoO₃。     

射频溅射MoS2,WS固体润滑膜在脂润滑下的摩擦学特性

用球－盘试验机研究了射频溅射ＭｏＳ２，ＷＳ２固体润滑膜在脂润滑下的摩擦学特性，并用ＸＰＳ，ＳＥＭ和ＥＤＸ等方法进行了分析．结果指出，在锂基脂润滑下，表面溅射ＭＯＳ２薄膜后摩擦系数降低，擦伤载荷成几倍或几十倍增长，尤其在高滑动速度下效果更加明显，可在一定载荷范围内代替２＃主轴油进行润滑，摩擦中ＭＯＳ２膜表层组织很容易剥落，摩擦中与基体结合较牢的主要是表面下的有效膜厚。因而在本试验条件下两种厚度ＭＯＳ２膜的摩擦学性能基本无差别，溅射ＷＳ２膜中含氧量很高，且在整个膜层中均以ＷＯ３存在，因此减摩效果不理想。     

IBAD MoS2-Ta复合膜的氧化行为研究

用XPS分别检测了在去离子水中浸泡 1 58h以及在 430℃高温加热 1h的离子束辅助沉积MoS2 Ta复合膜中Mo与S元素的电子结构。发现在浸泡和 430℃高温环境 ,MoS2 Ta复合膜的抗氧化特性远优于同样条件下沉积的纯MoS2 复合膜。结合TEM ,AES和XPS对MoS2 Ta膜的形态、结构、组成以及元素的化学态进行的观察和分析 ,讨论了这种膜抗氧化性能提高的可能机制     

不同条件下石墨和炭纤维增强尼龙复合材料的摩擦学特性

石墨和炭纤维复合增强尼龙1010在摩擦过程中发生了协同效应，其摩擦系数低于0．12，低载荷下的耐磨性能比纯尼龙提高2个数量级以上；在400N载荷的水润滑下复合增强尼龙材料的耐磨性能明显优于单一炭纤维增强尼龙材料，比其干摩擦下耐磨性能也提高了1～2个数量级。对应水润滑下复合增强材料的磨损表面主要发生了轻微的磨粒磨损，炭纤维被磨平磨细；而干摩擦下则发生了剧烈的热疲劳剥落磨损。     

Fe-Ni-N薄膜的结构及磁性

用双离子束溅射法在玻璃基片上制得了Fe-Ni-N薄膜，研究了Ni含,源气氛及退火温度对Fe-Ni-N薄膜的结构，磁性及热稳定性的影响。选择合适的工艺条件，可制得在（100）面方向有100％晶粒取向度的单一γ′（Fe,Ni)4N相，Ni含量为6．7％（摩尔分数）的Fe-Ni-N薄膜具有较的软磁性能，其饱和磁化强度Ms为2．04T，矫顽力Hc为0.68kA/m。但是随着Ni含量的提高，Fe-Ni-N薄膜的热稳定下降，在主源气压比PN2／PAr较低时，有利于氮含量较低的γ′相的形成，在较高的PN2／PAr条件下，则形成氮含量较高的ε-（Fe,Ni)2-3N相和ξ－（Fe,Ni)2N相。     

ZrO_2-12wt% Y_2O_3沉积薄膜退火后处理前后的相结构研究

在不同温度衬底上射频磁控溅射沉积ZrO2－12wt％Y2O3薄膜进行了不同方式的退火后处理。其一为1000℃大气气氛下的热退火处理，其二为高真空渗氧条件下的电子束退火处理。退火前后的相结构和显微形貌的研究表明，退火前的沉积膜相组成与沉积过程中衬底温度有关，退火后的沉积膜相组成与退火方式有关，其形貌特征经不同形式退火显示出明显的差别。     

真空度对TiO_2薄膜光学和结构特性的影响

为制备高性能TiO2光学薄膜,采用离子束辅助,电子束蒸发沉积的方法,研究不同真空度对薄膜性能的影响。真空度随真空室内通氧量增大从1.3×10-3Pa变化到2.5×10-3Pa,得到不同光学和结构特性的TiO2薄膜。采用分光光度计测试其光谱,SEM测试其表面形貌。测试结果发现,TiO2薄膜的透过率峰值随真空度降低而增大,折射率和消光系数随真空度降低而减小,薄膜表面形貌随真空度降低从致密变粗糙。在真空度2.0×10-3Pa的工艺条件下,成膜质量最佳,此时最大透过率92%,折射率在2.45～2.20之间,消光系数在10-4以下。根据Cauchy公式拟合其色散规律,拟合曲线和采用包络法计算得到的曲线较好重合,折射率随波长的变化公式为n(λ)=2.12+5.69×104/λ2+8.07×107/λ4。     

反应溅射Al2O3膜对TiAl抗高温氧化性能的影响

研究了反应溅射Ａｌ２Ｏ３膜对ＴｉＡｌ抗高温氧化性能的影响。结果表明，在８００和９００℃，Ａｌ２Ｏ３膜大大提高ＴｉＡｌ的抗性能。     

奥氏体不锈钢表面硬质薄膜的制备与性能研究

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢基片上分别制备了TiN薄膜和Al2O3薄膜,并用XRD、SEM和显微硬度等测试手段对沉积态和退火态薄膜进行表征,分析了不同工艺参数对薄膜的沉积速率、结构和性能的影响,从而得到最佳工艺参数。TiN薄膜在沉积气压为1．5Pa,氩氮比为16：16时薄膜的硬度值最大为16．0GPa。Al2O3薄膜在沉积气压为0．5Pa,氩氧比为10：1时薄膜的硬度值可达25．2GPa。