重载、高速齿轮用a-C/WC薄膜的制备及摩擦学性能研究

发布时间：2024-02-03 00:58

　　类金刚石薄膜(diamond-like carbon films,简称DLC薄膜)由于其高的硬度、良好的化学稳定性、抗腐蚀性能和优异的摩擦磨损性能而广泛用作固体润滑防护涂层。然而其在高速、重载及高温等苛刻工况下易发生开裂、剥落、摩擦系数升高而使薄膜润滑防护失效。在DLC薄膜中掺入具有高硬度、良好红硬性及耐磨性的WC能显著改善薄膜的机械性能及摩擦学性能,但是复合薄膜中WC相含量对其机械性能、物相组成、微观结构及摩擦学性能,尤其是高温摩擦学性能的影响规律尚不明确,有待进一步研究。本文利用非平衡磁控溅射技术共溅射C靶与WC靶并改变WC靶溅射功率的方法,在齿轮钢基底表面制备了不同WC相含量的a-C/WC薄膜,系统考察了WC相含量对复合薄膜微观结构、机械性能和重载、高速条件下摩擦学性能的影响,并探讨了a-C/WC薄膜在常温和高温下的减摩抗磨机理。研究结果表明:1.所制备的a-C/WC薄膜中WC相与非晶C相在纳米尺度交替生长,形成“超晶格”结构,而且WC相均以β-WC1-x纳米晶的形式镶嵌于非晶的碳基体中。随着WC相含量的增加,“超晶格”结构更加显著。这种纳米尺度的多层结构有效抑制了薄膜的柱状结构...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 类金刚石薄膜
        1.2.1 类金刚石薄膜的结构
        1.2.2 类金刚石薄膜的制备技术
        1.2.3 类金刚石薄膜的应用
        1.2.4 类金刚石薄膜存在的问题与改进方法
    1.3 掺杂类金刚石复合薄膜
        1.3.1 金属掺杂类金刚石薄膜
        1.3.2 非金属掺杂类金刚石薄膜
        1.3.3 化合物掺杂类金刚石薄膜
    1.4 a-C/WC复合薄膜
        1.4.1 a-C/WC复合薄膜的研究现状
        1.4.2 a-C/WC复合薄膜在摩擦学领域的应用
    1.5 本论文研究意义及内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第二章 a-C/WC薄膜的制备及其性能表征
    2.1 薄膜制备
        2.1.1 制备设备
        2.1.2 制备工艺
    2.2 薄膜表征
        2.2.1 微观形貌
        2.2.2 结构和成分分析
        2.2.3 力学性能
        2.2.4 摩擦学性能
第三章 a-C/WC薄膜的结构、机械性能及环境适应性
    3.1 a-C/WC薄膜的物相组成
    3.2 a-C/WC薄膜的微观结构
    3.3 a-C/WC薄膜的机械性能
        3.3.1 硬度与弹性模量
        3.3.2 内应力与膜基结合力
        3.3.3 薄膜的韧性
    3.4 薄膜的环境适应性
        3.4.1 薄膜的油润湿性
        3.4.2 薄膜的抗热震性能及高温耐久性
        3.4.3 薄膜的启-停性能
    3.5 本章小结
第四章 a-C/WC薄膜的摩擦学性能
    4.1 干摩擦条件下的摩擦磨损性能
        4.1.1 常温干摩擦
        4.1.2 高温干摩擦
        4.1.3 载荷及温度对摩擦行为的影响
        4.1.4 摩擦机理分析
    4.2 油润滑条件下的摩擦磨损性能
    4.3 本章小结
结论
致谢
参考 文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3893435