【摘要】：首先,利用非平衡磁控溅射技术在钛合金表面制备了不同过渡层/类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)薄膜,研究了过渡层对DLC薄膜结构和性能的影响。其次,利用等离子体化学气相沉积在钛合金表面制备了厚度高达50?m的掺Si多层超厚(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n薄膜(x,y表示含量,n表示层数),研究了厚度对其结构、力学性能和摩擦学性能。最终,制备了约36?m超厚(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n/DLC薄膜,研究了固定厚度不同周期数(调制周期)与每一周期中Si掺杂DLC(Si_x-DLC和Si_y-DLC层)厚度比例(调制比例)对其力学及摩擦学特性的影响。主要结论如下:(1)单层过渡层(Cr,Si,Ti)不改变DLC薄膜的结构,其中Si过渡层DLC(Si/DLC)薄膜具有最低的内应力和最高的临界载荷;随着梯度过渡层(Cr/CrN,Cr/CrN/CrNC)的引入,DLC薄膜的sp~2键含量逐渐增加,内应力逐渐降低,结合力逐渐增加,Cr/CrN/CrNC/DLC薄膜具有最低的摩擦系数和磨损率,分别为0.07~0.10和1.89±0.15×10~(-7)mm~3/(N·m)。(2)(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n薄膜厚度对其结构和硬度无明显影响,但随着薄膜厚度的增加,薄膜内应力逐渐减小;厚度为35.43±3.32?m的(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n薄膜具有最低的摩擦系数(约0.05)以及最低的磨损率(1.15±0.63×10~(-7)mm~3/N·m);相同厚度(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n薄膜的磨损率随载荷增加先下降后上升。(3)对比(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n和(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n/DLC多层薄膜,(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n/DLC的摩擦系数升高,但磨损率显著下降,最低磨损率为0.57±0.26×10~(-7)mm~3/N·m。对于36?m超厚(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n/DLC薄膜,调制周期对(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n/DLC薄膜结构无明显影响,但调制周期显著影响其力学性能。随调制周期的增加,薄膜内应力逐渐下降,硬度逐渐下降,临界载荷逐渐升高,最高达60.3±1.7N。调制比例同样对(Si_x-DLC/Si_y-DLC)_n/DLC薄膜力学性能有显著影响。随着调制比例的增加,Si_x-DLC层占比增加,薄膜内应力渐降低,结合力升高,硬度逐渐降低。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4
【参考文献】
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2649024
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