类金刚石薄膜的膜/基界面调控及其机械力学性能研究
发布时间：2021-09-03 10:00
类金刚石薄膜（DLC）拥有高硬度,低摩擦、耐腐蚀等性能,已经应用于机械刀具、模具、汽车发动机部件等领域。但由于制备技术的限制,导致DLC存在残余应力较高、膜/基结合力差、摩擦性能不稳定、大面积均匀制备困难等问题。线性阳极离子束技术具有等离子体离化率高、大面积均匀沉积等特点,是制备高性能DLC薄膜的理想技术。针对DLC与基体结合性能较差的现状,本文首先从添加合适过渡层（W）匹配膜/基适应性出发,探讨W过渡层厚度对DLC薄膜物相、机械力学、摩擦学性能的影响。在此基础上,通过不同工艺W过渡层结构设计,研究其对膜/基性能的影响。为改善金属基体沉积DLC薄膜的工业化应用,根据不同类型过渡层性能的对比,优化过渡层设计,制备出膜/基结合强度高、机械性能良好的DLC复合薄膜,并在四种不同硬度的金属基体上,研究了复合薄膜的界面机械及摩擦学性能。采用线性阳极离子束技术,制备了添加不同厚度W过渡层的DLC薄膜,研究表明:过渡层沉积速率稳定,膜/基界面结合较好。随着W过渡层厚度的上升,DLC膜中C-C sp3含量呈现先增加后降低趋势,硬度与弹性模量也出现了相同的变化规律。在过渡层厚度为351nm时,薄膜硬度最...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
谷歌学术数据库中关于“diamond-like”and“carbonfilms”论文数量对比图（1970–2012）
成键方式才产生了金刚石、石墨、C60、碳纳米管、石墨烯等材料，极大丰富了碳基材料的研究与应用领域。图1.2 碳原子杂化键类型类金刚石材料主要由 sp3杂化键和sp2杂化键三维交叉形成的碳网络结构组成，它处于热力学非平衡状态，其原子排列属于近程有序、远程无序，典型含氢 DLC 薄膜结构如图1.3 所示。目前，通过制备手段的改变获得的 DLC 薄膜其成分、结构、性能、应用范围等存在很大差异。根据德国工程师学会发布的“碳涂层”标准[7-8]，将碳基薄膜大致分为 7
典型a-C:H薄膜结构示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]中间层类型对类金刚石涂层界面结合性能和抗磨损能力的影响[J]. 纪锡旺,许振华,何利民,甄洪滨,李迪敏,郝俊文. 真空. 2013(06)
[2]硬质合金复合涂层的结合强度与失效机理[J]. 陈响明,易丹青,李秀萍,王以任,刘会群. 粉末冶金材料科学与工程. 2011(03)
[3]梯度掺杂和纳米多层调制类金刚石薄膜的摩擦学性能[J]. 陈新春,彭志坚,付志强,王成彪. 中国表面工程. 2010(02)
[4]微喷砂预处理对硬质合金上沉积类金刚石薄膜结合力的影响[J]. 胡芳,代明江,林松盛. 中国表面工程. 2009(06)
[5]类金刚石膜Ti,Zr掺杂对DLC性能的影响[J]. 马国佳,张华芳,武洪臣,孙刚. 材料工程. 2009(S1)
[6]类金刚石膜（DLC）的热稳定性[J]. 陈莲华,王平,王星云. 装备制造技术. 2008(08)
[7]七种金属基底上类金刚石膜的过渡层制备研究[J]. 赵栋才,任妮,马占吉,肖更竭,武生虎. 真空科学与技术学报. 2008(04)
[8]金刚石膜及类金刚石膜的光学应用研究进展[J]. 郭延龙,王淑云,袁孝,王小兵,卢常勇,刘洋,程勇. 激光与光电子学进展. 2008(07)
[9]类金刚石薄膜对纯钛的磨损保护及安全性评价[J]. 尹路,郭天文,赵雯,弥谦. 真空科学与技术学报. 2008(03)
[10]类金刚石膜的性能、制备与应用(二)[J]. 祝土富,沈丽如. 真空. 2008(01)
博士论文
[1]钛合金基类金刚石梯度薄膜材料制备及其生物摩擦学性能和血液相容性的研究[D]. 蒋书文.四川大学 2002
硕士论文
[1]钨含量及摩擦条件对掺钨类金刚石膜摩擦磨损性能影响[D]. 王伟.中国地质大学（北京） 2010
[2]等离子体增强化学气相沉积DLC膜的研究[D]. 楚信谱.大连理工大学 2007
[3]微尺度薄膜力学响应的有限元分析[D]. 门玉涛.天津大学 2005
本文编号：3380906
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
谷歌学术数据库中关于“diamond-like”and“carbonfilms”论文数量对比图（1970–2012）
成键方式才产生了金刚石、石墨、C60、碳纳米管、石墨烯等材料，极大丰富了碳基材料的研究与应用领域。图1.2 碳原子杂化键类型类金刚石材料主要由 sp3杂化键和sp2杂化键三维交叉形成的碳网络结构组成，它处于热力学非平衡状态，其原子排列属于近程有序、远程无序，典型含氢 DLC 薄膜结构如图1.3 所示。目前，通过制备手段的改变获得的 DLC 薄膜其成分、结构、性能、应用范围等存在很大差异。根据德国工程师学会发布的“碳涂层”标准[7-8]，将碳基薄膜大致分为 7
典型a-C:H薄膜结构示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]中间层类型对类金刚石涂层界面结合性能和抗磨损能力的影响[J]. 纪锡旺,许振华,何利民,甄洪滨,李迪敏,郝俊文. 真空. 2013(06)
[2]硬质合金复合涂层的结合强度与失效机理[J]. 陈响明,易丹青,李秀萍,王以任,刘会群. 粉末冶金材料科学与工程. 2011(03)
[3]梯度掺杂和纳米多层调制类金刚石薄膜的摩擦学性能[J]. 陈新春,彭志坚,付志强,王成彪. 中国表面工程. 2010(02)
[4]微喷砂预处理对硬质合金上沉积类金刚石薄膜结合力的影响[J]. 胡芳,代明江,林松盛. 中国表面工程. 2009(06)
[5]类金刚石膜Ti,Zr掺杂对DLC性能的影响[J]. 马国佳,张华芳,武洪臣,孙刚. 材料工程. 2009(S1)
[6]类金刚石膜（DLC）的热稳定性[J]. 陈莲华,王平,王星云. 装备制造技术. 2008(08)
[7]七种金属基底上类金刚石膜的过渡层制备研究[J]. 赵栋才,任妮,马占吉,肖更竭,武生虎. 真空科学与技术学报. 2008(04)
[8]金刚石膜及类金刚石膜的光学应用研究进展[J]. 郭延龙,王淑云,袁孝,王小兵,卢常勇,刘洋,程勇. 激光与光电子学进展. 2008(07)
[9]类金刚石薄膜对纯钛的磨损保护及安全性评价[J]. 尹路,郭天文,赵雯,弥谦. 真空科学与技术学报. 2008(03)
[10]类金刚石膜的性能、制备与应用(二)[J]. 祝土富,沈丽如. 真空. 2008(01)
博士论文
[1]钛合金基类金刚石梯度薄膜材料制备及其生物摩擦学性能和血液相容性的研究[D]. 蒋书文.四川大学 2002
硕士论文
[1]钨含量及摩擦条件对掺钨类金刚石膜摩擦磨损性能影响[D]. 王伟.中国地质大学（北京） 2010
[2]等离子体增强化学气相沉积DLC膜的研究[D]. 楚信谱.大连理工大学 2007
[3]微尺度薄膜力学响应的有限元分析[D]. 门玉涛.天津大学 2005
本文编号：3380906
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