类富勒烯碳膜摩擦学性能及结构演变研究

发布时间：2021-11-08 23:41

　　摩擦是从古至今人类日常生活中普遍存在的现象,在机械运动中具有重大的科学和工程意义。随着当今飞速发展的科学技术,摩擦导致的材料损耗和能源浪费,逐渐成为限制机械运动效率和机械零部件寿命的关键因素。在众多减摩抗磨材料中,类金刚石碳薄膜以其优异的摩擦学和力学性能引起了全世界范围内的广泛研究。特别地,在研究类金刚石薄膜的过程中,研究者发现了镶嵌在非晶碳网络中的一种独特结构碳膜材料,即类富勒烯（fullerene-like）微结构。类富勒烯纳米结构是一种卷曲和交联的石墨平面组成的微结构,赋予薄膜优异的弹性回复特性和适当的硬度。因此,含类富勒烯微结构的碳膜是一种理想的润滑候选材料。本论文通过改变能量供应方式考察薄膜硬度与弹性和类富勒烯团簇之间的关系;探究类富勒烯薄膜结构随沉积时间演变过程和摩擦学性能随沉积时间变化规律;以及探索随摩擦载荷类富勒烯碳薄膜摩擦学性能变化规律,结果如下:通过改变能量供应方式（直流和脉冲）和氢气浓度,研究了硬度与弹性和类富勒烯团簇之间的关系。得出以下结论:（1）大多数H原子分布在无定形碳中,少量分布在类富勒烯微结构中。（2）高浓度的H环境降低了石墨基平面的弯曲度和交联度,抑制... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

类富勒烯结构示意图

类富勒烯碳膜摩擦学性能及结构演变研究6如图1.5所示，2008年张俊彦，王成兵等人采用直流脉冲等离子体增强化学气相沉积法，以甲烷和氢气为气源制备出氢化类富勒烯薄膜，通过 UMT 摩擦试验机考察了其摩擦学性能，其摩擦系数低至 0.009，摩擦寿命达到 106转，实现了类富勒烯碳基薄膜在大气环境下的超低摩擦[25]。2018 年，张俊彦，王永富等人[22,26]采用原位等离子体渗氮和等离子体增强化学气相沉积法复合技术

图 2.1 PECVD 沉积原理图Figure 2.1 Schematic diagram of depositing PECVD图 2.2 UMT 摩擦机摩擦过程示意图The schematic diagram of UMT-3 tribometer in the recipsliding (ball-on-disk) mode.样品表征

【参考文献】：
期刊论文
[1]类金刚石薄膜的摩擦学特性及磨损机制研究进展[J]. 李振军,徐洮,李红轩,郝俊英,周惠娣,陈建敏.  材料科学与工程学报. 2004(05)
[2]脉冲激光沉积（PLD）薄膜技术的研究现状与展望[J]. 戢明,宋全胜,曾晓雁.  真空科学与技术. 2003(01)
[3]类金刚石碳膜的摩擦学性能及摩擦机制[J]. 李光,孙跃,夏立芳,马欣新.  金属热处理. 2001(10)

博士论文
[1]含类富勒烯氢化碳膜的制备及其特性研究[D]. 王琦.兰州大学 2009

硕士论文
[1]表面改性对机械设备摩擦学性能及寿命影响的研究[D]. 王彦.兰州理工大学 2018
[2]碳纳米结构薄膜界面演变及摩擦磨损性能研究[D]. 付宇.兰州理工大学 2018
[3]真空阴极电弧及等离子体化学气相法沉积类金刚石碳膜的研究[D]. 李敬财.广东工业大学 2004
[4]热丝化学气相沉积金刚石膜的研究[D]. 孙心瑗.湖南大学 2004
[5]脉冲激光沉积氮化碳薄膜及其生长机理研究[D]. 王淑芳.河北大学 2000



本文编号：3484237