【摘要】：類金剛石碳基薄膜因其低摩擦因數(shù)、高硬度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性而越來越受到科研工作者的廣泛關(guān)注。在軟金屬中,銅與金剛石或類金剛石薄膜的摩擦學(xué)行為表現(xiàn)特殊,并且界面處鈍化元素氟、氫會影響其力學(xué)特性和摩擦學(xué)行為。相關(guān)界面黏著轉(zhuǎn)移和減黏著調(diào)控機理尚不清晰,因此本文第一部分運用第一性原理方法研究清潔和鈍化界面結(jié)構(gòu),電學(xué)及力學(xué)特性。研究結(jié)果表明銅金剛石界面體系因原子間的相互作用表現(xiàn)出特殊的黏著轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,直接導(dǎo)致相較于其他軟金屬而言特殊的摩擦學(xué)行為。接下來又系統(tǒng)分析了界面處氟原子和氫原子對其力學(xué)特性的影響,氟原子的鈍化作用使得界面的分離功大大降低,結(jié)合相關(guān)動力學(xué)研究,理論預(yù)測了氟元素對銅金剛石體系摩擦學(xué)性能的改善具有巨大潛力。與此同時,本文第二部分通過制備含氫與無氫類金剛石碳基薄膜,采用實驗分析與模擬計算結(jié)合的方法研究了不同氫含量碳基薄膜與銅配副的摩擦學(xué)特性并討論氫原子在其調(diào)控摩擦界面時所發(fā)揮的作用。結(jié)果表明摩擦界面結(jié)構(gòu)特性對于類金剛石碳基薄膜銅配副體系摩擦學(xué)性能有非常重要的影響,氫原子可以通過減小摩擦副之間的黏著從而起到調(diào)控摩擦界面的作用。通過向中摻雜氫等鈍化元素可有效調(diào)控界面處的相互作用從而調(diào)控體系摩擦學(xué)行為。以上結(jié)論對從原子尺度到宏觀尺度下理解銅金剛石體系的摩擦學(xué)行為提供借鑒,并且促進了類金剛石碳基薄膜在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。
【圖文】：

作者的廣泛關(guān)注 。與金剛石薄膜的性質(zhì)類似半導(dǎo)體帶隙等優(yōu)點使其在汽車零部件、光學(xué)窗用來做保護材料。類金剛石碳基 薄膜是含石墨結(jié)構(gòu) 六方層狀結(jié)構(gòu)，， 鍵 的非晶碳膜，雜化鍵含量可以在 的范圍內(nèi)變化波動范圍內(nèi)變化 。從一般性出發(fā)， 雜化鍵形成，我們熟知的 鍵電子決定著薄膜的電學(xué)和光學(xué)形成，所以薄膜的電學(xué)和光學(xué)性能由 電子決氫含量也會通過改變薄膜組成而影響薄膜的硬受影響。 等 通過研究和分析別人的數(shù)據(jù)金剛石薄膜的結(jié)構(gòu)，其相圖如圖 所示。該的雜合特征及碳基材料之間的結(jié)構(gòu)和成份的差置取決于由 薄膜的沉積條件及制備方法多樣性 。

圖 3.1 計算模型與滑移方向討論質(zhì)的計算分析作主要計算了清潔的金剛石和含有鈍化元素 和 的金剛量的分析鈍化元素在表面所起的作用。計算方法如下：12表面能， 表示構(gòu)建的表面模型優(yōu)化后的總能量，A 是表， 表示原子α在材料塊體內(nèi)部的化學(xué)勢。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH117

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本文編號：2602474