硬质薄膜在不同水环境中的摩擦学特性研究

发布时间：2017-05-16 13:25

  本文关键词：硬质薄膜在不同水环境中的摩擦学特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文采用磁控溅射技术,在316L不锈钢上制备了Cr Si CN薄膜样片,研究了制备参数对薄膜结合力、表面形貌和摩擦性能的影响,从而选取最优参数,还探索了在海水中,不同速度和不同载荷对Cr Si CN薄膜的摩擦系数和磨损率的影响规律。然后采用磁控溅射技术在316L不锈钢或M2工具钢上沉积了含Ti或Cr的DLC薄膜样片,研究了它们的结合力以及在不同水溶液、不同载荷以及不同速率下的摩擦学性能。得到的结果表明:(1)随着Si C靶功率的增大,Cr Si CN薄膜的结合力先降低后增加,但是影响幅度并不大,其临界载荷始终在10N以下。沉积在M2工具钢基体上的纯DLC薄膜比沉积在316L不锈钢基体上的纯DLC薄膜的结合力大;而对于Cr-DLC薄膜,316L不锈钢反而更有利于提高其结合力;Ti的掺杂会使DLC薄膜的结合力先降低后增大。DLC薄膜的临界载荷普遍在20N以上,比Cr Si CN薄膜明显较高。(2)随着射频靶功率的增大,Cr Si CN薄膜摩擦系数和磨损率减小,说明Si的掺杂会改善Cr Si CN的摩擦学性能。对于含Ti或Cr的DLC膜,以M2工具钢为基材比以316L不锈钢为基材更能改善DLC膜的摩擦性能。(3)在不同水溶液中,Cr Si CN和DLC薄膜在人工海水中的摩擦系数最小,其次是切削液,最高的是模拟人体体液,而且薄膜的磨损率与摩擦系数的变化规律也大体相同。在不同载荷下,Cr Si CN和DLC薄膜的摩擦系数和磨损率随着载荷的增大而增大。而在不同滑动速率下,Cr Si CN薄膜的摩擦系数随速度的增大而减小,但薄膜磨损率却没有明显的变化,而DLC薄膜的摩擦系数和磨损率随速度的增大先减小后增大。
【关键词】：CrSiCN DLC 水润滑 摩擦 磨损
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-25
• 1.1 选题背景及研究意义12
• 1.2 薄膜沉积技术12-13
• 1.2.1 薄膜材料的发展12-13
• 1.2.2 薄膜沉积技术分类13
• 1.2.2.1 化学气相沉积13
• 1.2.2.2 物理气相沉积13
• 1.3 CrSiCN薄膜研究进展13-22
• 1.3.1 CrN薄膜的结构和摩擦学特性13-16
• 1.3.2 CrSiN薄膜的结构和摩擦学特性16-19
• 1.3.3 CrCN薄膜的结构和摩擦学特性19-21
• 1.3.4 CrSiCN薄膜的结构和摩擦学特性21-22
• 1.4 类金刚石薄膜（DLC）研究进展22-24
• 1.4.1 DLC薄膜的结构和摩擦性能22-23
• 1.4.2 Ti或Cr掺杂DLC薄膜的摩擦性能23-24
• 1.5 本文研究目的及主要工作24-25
• 1.5.1 本文研究目的24
• 1.5.2 本文主要工作24-25
• 第二章 实验方法25-31
• 2.1 实验方案25
• 2.2 薄膜制备25-26
• 2.2.1 基底材料的选择25
• 2.2.2 基底材料的处理25
• 2.2.3 CrSiCN薄膜的制备25-26
• 2.2.4 Ti或Cr掺杂DLC膜的制备26
• 2.3 水溶液的配制26
• 2.4 水润滑摩擦实验26-27
• 2.5 实验数据处理相关仪器介绍27-29
• 2.5.1 金相显微镜27
• 2.5.2 摩擦试验机27-28
• 2.5.3 划痕试验仪28
• 2.5.4 磨损量测试组件28-29
• 2.6 实验结果处理29-30
• 2.6.1 结合力实验结果处理29
• 2.6.2 水润滑实验结果处理29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第三章 薄膜的结合力测试31-34
• 3.1 CrSiCN薄膜的结合力测试31-32
• 3.2 Ti或Cr掺杂DLC薄膜的结合力测试32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 CrSiCN薄膜的水润滑摩擦学特性34-45
• 4.1 不同SiC靶功率制备的薄膜与小球对磨的摩擦系数和磨损率34-37
• 4.2 不同水溶液下薄膜与小球对磨的摩擦系数和磨损率37-40
• 4.3 不同载荷下薄膜与小球对磨的摩擦系数和磨损40-42
• 4.4 不同速率下薄膜与小球对磨的摩擦系数和磨损率42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 Ti或Cr掺杂DLC薄膜的水润滑摩擦特性45-60
• 5.1 不同水溶液下薄膜与SiC小球对磨的摩擦系数45-48
• 5.1.1 不同水溶液下Ti过渡层/ DLC薄膜与SiC小球对磨的摩擦系数45-46
• 5.1.2 不同水溶液下Ti掺杂DLC薄膜与SiC小球对磨的摩擦系数46-47
• 5.1.3 不同水溶液下Cr过渡层/ DLC薄膜与SiC小球对磨的摩擦系数47-48
• 5.1.4 不同水溶液下Cr掺杂DLC薄膜与SiC小球对磨的摩擦系数48
• 5.2 不同水溶液下薄膜与小球对磨的磨损率48-55
• 5.3 不同载荷下Cr/DLC薄膜与小球对磨的摩擦系数和磨损率55-57
• 5.4 不同速率下Cr/DLC薄膜与小球对磨的摩擦系数和磨损率57-58
• 5.5 本章小结58-60
• 第六章 总结和展望60-62
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 在校期间的研究成果及发表的学术论文67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李云良;田振辉;谭惠丰;;屈曲薄膜振动分析[J];工程力学;2008年11期

2 肖潇;关富玲;程亮;;基于能量动量方法的空间薄膜结构的展开分析[J];工程力学;2011年04期

3 谭惠丰;余建新;卫剑征;;空间薄膜结构动态测试研究最新进展[J];实验力学;2012年04期

4 王灿;门玉涛;李林安;;含有界面裂纹薄膜的有限元分析[J];科学技术与工程;2007年16期

5 徐彦;关富玲;;可展开薄膜结构折叠方式和展开过程研究[J];工程力学;2008年05期

6 谭惠丰;李云良;;薄膜后屈曲振动行为分析[J];哈尔滨工业大学学报;2011年S1期

7 立早;硬质炭薄膜的制造技术[J];新型碳材料;1991年02期

8 姜训勇,徐惠彬,蒋成保,宫声凯;形状记忆薄膜的研究进展[J];材料导报;2000年07期

9 刘文元;李驰麟;傅正文;;含氮磷酸锂薄膜在空气中的稳定性[J];物理化学学报;2006年11期

10 肖秀娣;董国平;余华;范正修;贺洪波;邵建达;;倾斜沉积制备雕塑薄膜的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2008年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 饶正清;杨庆山;;薄膜结构褶皱处理方法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年

2 薛峰;苟晓凡;周又和;;磁性夹杂/超导薄膜结构力学特性研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 辛煜;方亮;陆新华;甘肇强;康健;叶超;程珊华;宁兆元;;微波ECR-CVD的宏观参数对a-C:F膜结构的影响[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

4 姬洪;;探索在普通衍射仪上分析薄膜的途径[A];第八届全国X射线衍射学术会议论文集[C];2003年

5 杨易;金新阳;杨立国;;薄膜结构风荷载数值模拟的新方法和应用[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集（下册）[C];2009年

6 宋昌永;沈世钊;;薄膜结构的形状确定分析[A];第六届空间结构学术会议论文集[C];1996年

7 王友善;王长国;杜星文;;薄膜充气梁的皱曲行为分析[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（下册）[C];2008年

8 宋昌永;王树斌;;薄膜结构中索滑动对结构性能的影响[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年

9 马平;胡建平;唐明;邱服民;王震;于杰;;高功率激光薄膜及相关检测技术[A];中国工程物理研究院科技年报（2005）[C];2005年

10 魏玉卿;尚仰宏;;空间薄膜结构张拉系统优化设计[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 吕军锋;薄膜表面极性火焰处理技术的原理及其特点[N];中国包装报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王长国;空间薄膜结构皱曲行为与特性研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

2 罗胜耘;磁控溅射制备多层TiO_2薄膜的光电化学特性研究[D];复旦大学;2014年

3 秦国平;铟（铜）-氮共掺p型氧化锌薄膜的制备和性能研究[D];重庆大学;2015年

4 何剑;氢化非晶硅薄膜结构及其物理效应[D];电子科技大学;2015年

5 刘涛;纳米铁磁金属粉体及铁氧体薄膜微波磁共振特性研究[D];电子科技大学;2014年

6 杨蒙蒙;VO_2外延薄膜的制备和相变机理研究[D];中国科学技术大学;2015年

7 张化福;纳米氧化钒薄膜的低温制备及结构与相变性能研究[D];电子科技大学;2014年

8 王从磊;可压缩流与充气薄膜结构耦合作用流场特性[D];南京航空航天大学;2015年

9 郝桂杰;射频集成纳米软磁薄膜的性能和应用研究[D];电子科技大学;2015年

10 赵昊岩;溶液法制备有机晶态薄膜及其晶体管特性研究[D];清华大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李敏;共掺杂LiNbO_3薄膜铁磁性铁电性能的研究[D];天津理工大学;2015年

2 张创立;纳米α-Fe_20_3/Ti0_2薄膜的制备及其光解水制氢研究[D];天津理工大学;2015年

3 王翠娟;B位异价元素掺杂BiFeO_3薄膜的制备与性能研究[D];山东建筑大学;2015年

4 阿立玛;掺铈与掺铬对于铁酸铋薄膜铁电性影响的研究[D];内蒙古大学;2015年

5 石璐丹;电沉积制备硫族电池薄膜及其性能研究[D];山东建筑大学;2015年

6 张美杰;射频磁控溅射制备金属/CrN薄膜及其特性研究[D];延边大学;2015年

7 王艳艳;液相法制备Ti0_2和Cu_2S薄膜的摩擦学性能的研究[D];青岛理工大学;2015年

8 台运东;高功率脉冲磁控溅射技术制备Ti-Cu薄膜及血小板粘附件为[D];西南交通大学;2015年

9 张旭;有机/无机杂化钙钛矿薄膜的制备及其性能研究[D];内蒙古大学;2015年

10 张帅拓;多弧离子镀制备TiN/TiCrN/TiCrAIN多层硬质膜的研究[D];沈阳大学;2015年

  本文关键词：硬质薄膜在不同水环境中的摩擦学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：370984