非晶碳膜主要由sp²、sp³雜化碳的非晶態(tài)和微晶態(tài)結(jié)構(gòu)組合而成,按照薄膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異,包含了類金剛石薄膜(DLC)及類石墨碳薄膜(GLC)。非晶碳膜作為一種具有代表性的理想減摩抗磨材料,兼具了石墨和金剛石的優(yōu)良特性,如:高硬度、高耐磨性、低摩擦系數(shù)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及生物相容性,目前應(yīng)用十分廣泛。但是,非晶碳膜中較大的殘余內(nèi)應(yīng)力及較弱的膜基結(jié)合強度,限制了其使用范圍和壽命。且目前的性能優(yōu)化方法都存在局限性,難以獲得具有良好膜基結(jié)合強度且各方面性能優(yōu)異的非晶碳膜。深冷處理是一種較為成熟的材料處理技術(shù),大量研究表明,深冷處理能使材料發(fā)生塑性變形、組織細化、產(chǎn)生相變等,已被廣泛應(yīng)用于金屬、陶瓷及塑料等晶體及非晶材料綜合力學(xué)特性的改善中。而將深冷處理應(yīng)用于非晶碳薄膜的研究鮮有報道。本論文采用非平衡磁控濺射離子沉積技術(shù),分別在W9高速鋼上沉積了厚度約2μm的DLC多層薄膜及厚度約為4μm的GLC多層薄膜。采用液氮對兩組膜/基復(fù)合體系進行了深冷處理,同時,針對DLC薄膜/高速鋼,加入了基體深冷預(yù)處理作為對比試驗。從深冷處理前后薄膜/基體的自身組織結(jié)構(gòu)...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 非晶碳膜
        1.2.1 非晶碳膜的結(jié)構(gòu)及種類
        1.2.2 非晶碳膜的制備方法
        1.2.3 非晶碳膜的應(yīng)用范圍
        1.2.4 非晶碳膜機械性能優(yōu)化的研究現(xiàn)狀
    1.3 深冷處理
        1.3.1 深冷處理的發(fā)展及應(yīng)用
        1.3.2 深冷處理的作用機制
    1.4 本課題的研究目的、意義及內(nèi)容
        1.4.1 研究目的及意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
        1.4.3 技術(shù)路線
第2章 實驗材料及實驗方法
    2.1 基體材料
    2.2 鍍膜設(shè)備及工藝流程
        2.2.1 DLC薄膜的制備
        2.2.2 GLC薄膜的制備
    2.3 高速鋼及非晶碳膜/高速鋼復(fù)合體系的深冷處理
    2.4 非晶碳膜/高速鋼的形貌及結(jié)構(gòu)檢測
        2.4.1 非晶碳膜/高速鋼的形貌分析
        2.4.2 非晶碳膜/高速鋼的的結(jié)構(gòu)分析
        2.4.3 非晶碳膜/高速鋼的殘余應(yīng)力測試
    2.5 非晶碳膜/高速鋼復(fù)合體系的機械性能檢測
        2.5.1 非晶碳膜/高速鋼的膜基結(jié)合強度測試
        2.5.2 非晶碳膜/高速鋼的摩擦磨損性能測試
        2.5.3 非晶碳膜/高速鋼的顯微硬度測試
    2.6 本章小結(jié)
第3章 深冷處理對DLC薄膜/高速鋼機械性能的影響及機理研究
    3.1 DLC薄膜/高速鋼復(fù)合體系的微觀形貌分析
        3.1.1 DLC薄膜的表面形貌
        3.1.2 DLC薄膜/高速鋼的斷面形貌
    3.2 DLC薄膜的成分結(jié)構(gòu)
    3.3 DLC薄膜/高速鋼的膜基結(jié)合強度
    3.4 DLC薄膜/高速鋼的摩擦磨損性能
    3.5 深冷處理對高速鋼組織結(jié)構(gòu)的影響
        3.5.1 高速鋼的組織形貌觀察
        3.5.2 高速鋼的XRD物相分析
        3.5.3 高速鋼的殘余應(yīng)力分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 深冷處理對GLC薄膜/高速鋼界面結(jié)構(gòu)及機械性能的影響
    4.1 GLC薄膜/高速鋼復(fù)合體系的微觀形貌
        4.1.1 GLC薄膜的表面形貌分析
        4.1.2 GLC薄膜/高速鋼的斷面形貌分析
    4.2 GLC薄膜/高速鋼的成分結(jié)構(gòu)
        4.2.1 GLC薄膜的XPS分析
        4.2.2 GLC薄膜/高速鋼復(fù)合體系的TEM分析
    4.3 GLC薄膜/高速鋼的膜基結(jié)合強度
    4.4 GLC薄膜/高速鋼的摩擦磨損性能
        4.4.1 GLC薄膜/高速鋼的摩擦磨損曲線
        4.4.2 GLC薄膜的磨痕形貌觀察
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 本文的主要工作及結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
碩士期間發(fā)表論文



本文編號：3805798