活塞用铝合金表面钛掺杂类金刚石膜的制备及其结构性能研究

发布时间：2024-12-21 00:24

　　铝合金具有密度低、比强度高和易成型等优异性能,是发动机活塞的理想材料。但由于铝合金表面硬度低、耐磨性和耐腐蚀性差,全铝制活塞的裙部和缸体等滑动部件在不断往复运动过程中容易造成较大的摩擦功而增大能耗,严重情况下致使活塞失效。采用高硬度、低摩擦系数、耐磨损和耐腐蚀性能优异的类金刚石（DLC）膜进行表面处理,能够有效提高铝合金的表面性能。本文基于元素掺杂和多层膜技术,利用磁过滤阴极弧（FCVA）设备在铝合金表面沉积了具有Ti过渡层、Ti-DLC层和Ti缓冲层的Ti-DLC多层复合膜,系统地研究了C₂H₂气体流量和Ti过渡层厚度对Ti-DLC膜组织结构和性能的影响。在此基础上,在铝合金表面沉积了超厚Ti-DLC膜,并对其性能进行了评价。主要工作及结论如下:（1）C₂H₂气体流量对铝合金表面Ti-DLC膜性能的影响:Ti-DLC多层复合膜具有典型的DLC结构,表面呈“丘陵”状,存在宏观颗粒和微孔缺陷。随着C₂H₂气体流量的增大,Ti-DLC膜中Ti元素含量减少,sp<...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1碳的sp3、sp2和sp1杂化

的研究及应用，对于提高铝合金表面硬度、耐磨损和耐腐蚀性轻量化具有重要的意义，而且其未来在铝合金活塞中的广泛应节约能源和环境保护等方面将占有举足轻重的地位。C膜概述C膜的成分及结构为最多的元素之一，在自然界中以稳定的石墨晶体、亚稳态金合物的形式存在。随着科技的发展，新型的碳材料....

图1.2DLC薄膜的三元相图

主要性能特点为：硬度高、摩擦系数低、化学稳定性能优异。DLC膜中碳原子以共价键的方式结合，包括，碳原子sp1杂化含量较少，可以忽略不计，图1.1所示式。图1.1碳的sp3、sp2和sp1杂化件下制备的DLC膜结构具有较大的差异。根据DLC膜中将其为两类：含....

图1.3(a)a-C:H和(b)a-C碳膜的结构示意图

C膜中碳原子排列方式包括近程有序和远程无序两种，近程有碳原子之间sp3和sp2杂化键结构。为了进一步研究DLC膜的结构之间关系，研究人员提出了多种类金刚石结构模型，如两phasemodel，TP)和完全抑制无规则模型(Fullyconstrainemodel，PC....

图2.1FCVA沉积设备结构示意图

不同的制备方法和工艺，DLC膜的微观组织结构和性能差异合金表面处理的研究目的，本文采用FCVA技术在铝合金表面复合膜，通过扫描电子显微镜、激光拉曼Raman光谱仪、X和纳米压痕仪等表征方法，研究了Ti-DLC膜的形貌、微观组章重点介绍了Ti-DLC膜的制备工艺及....

本文编号：4018099