| 高温对含氢DLC涂层的微观结构及力学性能的影响 |
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| 引用本文： | 贾伟飞,梁灿棉,胡锋.高温对含氢DLC涂层的微观结构及力学性能的影响[J].表面技术,2024,53(5):174-183. |
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| 作者姓名： | 贾伟飞 梁灿棉 胡锋 |
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| 作者单位： | 武汉科技大学 高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心，武汉 430081;广东星联精密机械有限公司，广东 佛山 528251 |
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| 基金项目： | 中国博士后科学基金(2021M700875) |
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| 摘 要： | 目的 针对含氢DLC涂层热稳定性很差的问题，探究高温下含氢DLC涂层的微观组织变化特征，以及高温对其力学性能的影响。方法 采用等离子体强化化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)在S136模具不锈钢表面沉积以Si为过渡层的含氢DLC复合涂层，利用光学显微镜、扫描电镜、拉曼光谱、X射线电子衍射仪、三维轮廓仪研究DLC涂层的微观结构，采用划痕测试仪、往复式摩擦磨损试验机、纳米压痕仪研究DLC涂层的力学性能，并通过LAMMPS软件，利用液相淬火法建立含氢DLC模型，模拟分析经高温处理后涂层的组织变化特征和纳米压痕行为。结果 在400 ℃、2 h的退火条件下，拉曼谱峰强度ID/IG由未退火的0.7增至1.5，涂层发生了石墨化转变，同时基线斜率下降，H元素析出;XPS结果表明，在此条件下涂层中sp2杂化组织相对增加，氧元素增多，涂层粗糙度增大;在600 ℃、2 h退火条件下，DLC发生了严重氧化，LAMMPS模拟结果表明，在400 ℃高温下涂层的分子键长变短，表明sp3杂化组织在高温下吸收能量，并向sp2杂化转变。纳米压痕模拟结果显示，在400 ℃下退火后，涂层的硬度下降。结论 在400 ℃下退火处理后，涂层中的H元素释放，涂层内应力减小，保证了涂层的强度;在600 ℃退火条件下，过渡层的Si和DLC在高温下形成了C—Si键，使得DLC薄膜部分被保留;LAMMPS模拟结果表明，在高温下涂层发生了石墨化转变，涂层的硬度减小。
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| 关 键 词： | 含氢DLC涂层 退火处理 微观组织 力学性能 LAMMPS模拟 |
| 收稿时间： | 2023/1/9 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2023/5/18 0:00:00 |
Effect of High-temperature on Microstructure and Mechanical Properties of Hydrogen-containing DLC Coating |
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| JIA Weifei,LIANG Canmian,HU Feng.Effect of High-temperature on Microstructure and Mechanical Properties of Hydrogen-containing DLC Coating[J].Surface Technology,2024,53(5):174-183. |
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| Authors: | JIA Weifei LIANG Canmian HU Feng |
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| Affiliation: | Collaborative Innovation Center for Advanced Steels, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China;Guangdong Xinglian Precision Machinery Co., Ltd., Guangdong Foshan 528251, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | hydrogen-containing DLC coating annealing treatment microstructure mechanical properties LAMMPS simulation |
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