WC/a-C:H薄膜结构与性能及水基环境摩擦学行为研究
发布时间：2020-12-25 03:56
类金刚石薄膜（DLC）已经被研究了六十多年,但仍然以其优异的摩擦学性能和化学惰性等受到研究人员的关注。研究发现通过钨元素掺杂可以控制薄膜中相互交联碳基网络的成键方式,改变sp2与sp3杂化键比例,有效改善薄膜的综合性能,增强薄膜在恶劣环境中的适应性。但是WC/DLC薄膜在水基环境中的研究和报道相对较少,特别是在水基环境中的摩擦与失效机理还没有被清楚地阐述。因此本文通过非平衡磁控溅射复合等离子体增强气相沉积法制备了系列WC/a-C:H薄膜,通过通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电镜（TEM）、纳米压痕仪、划痕仪和摩擦实验机等仪器对薄膜的结构与性能进行了表征。主要研究如下:沉积的WC/a-C:H薄膜具有柱状晶致密结构,包含β-WC1-x纳米晶和非晶碳基质。随着溅射靶电流与功率的上升,WC/a-C:H系列薄膜膜基结合力上升,硬度和弹性模量降低,主要是由于WC/a-C:H薄膜中WC含量增加sp2含量升高所致。在溅射靶功率为1.4 kW的条件下,获得了结构致密与性能优良的WC/a-C:H薄膜（S2）,硬度和...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 钨掺杂类金刚石薄膜材料
1.1.1 类金刚石薄膜材料
1.1.2 元素掺杂类金刚石薄膜材料
1.1.3 钨掺杂类金刚石薄膜材料研究进展
1.2 水润滑类金刚石薄膜材料
1.2.1 水润滑材料
1.2.2 类金刚石薄膜材料水润滑效应
1.2.3 元素掺杂类金刚石薄膜水润滑研究进展
1.3 本论文研究意义及内容
1.3.1 选题依据及研究内容
第二章 实验设备及分析测试方法
2.1 沉积设备及原理
2.2 薄膜结构与性能表征方法
2.2.1 微观形貌
2.2.2 成分与结构
2.2.3 力学性能
2.2.4 摩擦学性能
2.3 本章小结
第三章 工艺参数对WC/a-C:H薄膜的结构及性能影响
3.1 溅射靶电流对WC/a-C:H薄膜结构和性能的影响
3.1.1 不同靶电流薄膜的制备
3.1.2 不同靶电流下薄膜的结构与性能
3.1.3 不同靶电流下薄膜摩擦学行为分析
3.2 溅射靶功率对WC/a-C:H薄膜结构和性能的影响
3.2.1 不同靶功率薄膜的制备
3.2.2 不同靶功率下薄膜结构与性能
3.2.3 不同靶功率薄膜摩擦学行为分析
3.3 不同基体上WC/a-C:H薄膜摩擦学承载能力对比研究
3.3.1 WC/a-C:H薄膜承载能力对比及失效机理分析
3.3.2 WC/a-C:H摩擦学承载能力判断机理讨论
3.4 本章小结
第四章 WC/a-C:H薄膜水基环境摩擦学行为研究
4.1 WC/a-C:H薄膜在不同环境中与摩擦副的响应性研究
4.1.1 薄膜在不同环境中的摩擦磨损
4.1.2 摩擦机理分析
4.2 乳化液中WC/a-C:H薄膜的摩擦学性能研究
4.2.1 不同油含量乳化液的制备
4.2.2 乳化液中薄膜的摩擦磨损
4.2.3 摩擦机理分析
4.3 海水中WC/a-C:H薄膜结构和摩擦学性能研究
4.3.1 不同偏压WC/a-C:H薄膜的制备
4.3.2 WC/a-C:H薄膜的结构与力学性能
4.3.3 海水中WC/a-C:H薄膜的摩擦磨损
4.3.4 摩擦机理分析
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录A：攻读硕士学位期间发表论文及所获奖励
附录B：参与的科研项目
本文编号：2936912
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 钨掺杂类金刚石薄膜材料
1.1.1 类金刚石薄膜材料
1.1.2 元素掺杂类金刚石薄膜材料
1.1.3 钨掺杂类金刚石薄膜材料研究进展
1.2 水润滑类金刚石薄膜材料
1.2.1 水润滑材料
1.2.2 类金刚石薄膜材料水润滑效应
1.2.3 元素掺杂类金刚石薄膜水润滑研究进展
1.3 本论文研究意义及内容
1.3.1 选题依据及研究内容
第二章 实验设备及分析测试方法
2.1 沉积设备及原理
2.2 薄膜结构与性能表征方法
2.2.1 微观形貌
2.2.2 成分与结构
2.2.3 力学性能
2.2.4 摩擦学性能
2.3 本章小结
第三章 工艺参数对WC/a-C:H薄膜的结构及性能影响
3.1 溅射靶电流对WC/a-C:H薄膜结构和性能的影响
3.1.1 不同靶电流薄膜的制备
3.1.2 不同靶电流下薄膜的结构与性能
3.1.3 不同靶电流下薄膜摩擦学行为分析
3.2 溅射靶功率对WC/a-C:H薄膜结构和性能的影响
3.2.1 不同靶功率薄膜的制备
3.2.2 不同靶功率下薄膜结构与性能
3.2.3 不同靶功率薄膜摩擦学行为分析
3.3 不同基体上WC/a-C:H薄膜摩擦学承载能力对比研究
3.3.1 WC/a-C:H薄膜承载能力对比及失效机理分析
3.3.2 WC/a-C:H摩擦学承载能力判断机理讨论
3.4 本章小结
第四章 WC/a-C:H薄膜水基环境摩擦学行为研究
4.1 WC/a-C:H薄膜在不同环境中与摩擦副的响应性研究
4.1.1 薄膜在不同环境中的摩擦磨损
4.1.2 摩擦机理分析
4.2 乳化液中WC/a-C:H薄膜的摩擦学性能研究
4.2.1 不同油含量乳化液的制备
4.2.2 乳化液中薄膜的摩擦磨损
4.2.3 摩擦机理分析
4.3 海水中WC/a-C:H薄膜结构和摩擦学性能研究
4.3.1 不同偏压WC/a-C:H薄膜的制备
4.3.2 WC/a-C:H薄膜的结构与力学性能
4.3.3 海水中WC/a-C:H薄膜的摩擦磨损
4.3.4 摩擦机理分析
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录A：攻读硕士学位期间发表论文及所获奖励
附录B：参与的科研项目
本文编号：2936912
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