本文關(guān)鍵詞：非晶碳氮膜的制備及其摩擦磨損性能的研究

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【摘要】：非晶碳氮薄膜具有許多優(yōu)異的性能,如高硬度、極低的摩擦系數(shù)、化學(xué)惰性及可控的電導(dǎo)性等,在許多領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用前景,因此,開展非晶碳氮薄膜的研究具有重要的實(shí)際意義。本文主要開展了兩個方面的研究,一是不同粒子在薄膜表面的吸附性能的研究,二是利用射頻磁控濺射法制備非晶碳氮薄膜并對薄膜結(jié)構(gòu)成分和各項(xiàng)性能進(jìn)行研究,本文主要研究結(jié)論如下:(1)利用Material Studio軟件對N、N2和CN團(tuán)簇在硅表面及石墨表面進(jìn)行化學(xué)吸附仿真研究。結(jié)果表明N2分子在硅表面及石墨表面都不產(chǎn)生化學(xué)吸附,N原子和CN基團(tuán)在硅表面及石墨表面均能產(chǎn)生化學(xué)吸附,而N原子在兩個表面均具有非常大的吸附能力。說明在制備非晶碳氮薄膜時,僅僅提高氮?dú)夥謮嚎赡軐υ黾颖∧さ暮孔饔糜邢?提高氮?dú)獾碾x化率以產(chǎn)生更多活性N原子是提高薄膜中氮的含量有效手段。(2)采用射頻磁控濺射法制備非晶碳氮薄膜,研究氮?dú)夥謮�、基底偏壓和基底溫度對碳氮薄膜的結(jié)構(gòu)成分及力學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)氮?dú)夥謮旱脑黾?薄膜的表面粗糙度增加,薄膜發(fā)生sp3鍵向sp2鍵的石墨化轉(zhuǎn)變,薄膜中的氮含量在氮?dú)夥謮哼_(dá)到25%后增長緩慢,薄膜的硬度、彈性模量及內(nèi)應(yīng)力均減小。隨著基底偏壓的增加,薄膜表面變的平整致密,拉曼光譜表明薄膜中的sp3鍵的含量先增大后減小,薄膜的硬度和彈性模量變化趨勢和sp3鍵的含量變化趨勢一致�；诇囟壬�,薄膜表面粗糙度降低,高的基底溫度會使薄膜的sp3鍵含量減小,力學(xué)性能惡化,本節(jié)優(yōu)化后的基底偏壓和溫度分別為-50V和150℃。(3)對制備的非晶碳氮膜開展摩擦磨損性能的研究,發(fā)現(xiàn)隨著氮?dú)夥謮旱脑龃?薄膜的摩擦系數(shù)和磨損率均增大;隨著基底溫度增加,薄膜的摩擦系數(shù)和磨損率均減小;隨著施加載荷的增加,制備薄膜的摩擦系數(shù)減低,磨損率下降,但載荷過大,薄膜的磨損壽命降低,對磨速度增加時薄膜的摩擦系數(shù)和磨損率減小。
【關(guān)鍵詞】：非晶碳氮薄膜 吸附 射頻磁控濺射 摩擦磨損
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 引言13
• 1.2 非晶碳氮薄膜的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 非晶碳氮膜的制備方法16-19
• 1.3.1 物理氣相沉積技術(shù)16-18
• 1.3.2 化學(xué)氣相沉積技術(shù)18-19
• 1.4 非晶碳氮薄膜的性能與應(yīng)用19-21
• 1.4.1 機(jī)械性能及其應(yīng)用19-20
• 1.4.2 電學(xué)、光學(xué)性能及其應(yīng)用20
• 1.4.3 生物醫(yī)學(xué)特性及其應(yīng)用20-21
• 1.5 本文的研究意義及內(nèi)容21-22
• 第二章 N_2、N原子及CN基團(tuán)吸附性能的計(jì)算22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 第一性原理計(jì)算基本介紹22-23
• 2.3 吸附模型的建立及計(jì)算過程23-25
• 2.4 N、N_2及CN基團(tuán)在Si(10 0)表面的吸附計(jì)算25-30
• 2.4.1 吸附能計(jì)算25-26
• 2.4.2 態(tài)密度分析26-30
• 2.5 N、N_2及CN基團(tuán)在石墨（00 2）表面的吸附計(jì)算30-36
• 2.5.1 吸附能計(jì)算31
• 2.5.2 態(tài)密度分析31-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 非晶碳氮薄膜制備工藝及力學(xué)性能的研究37-61
• 3.1 引言37
• 3.2 薄膜的制備37-39
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)及原理37-38
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)樣品的制備及表征38-39
• 3.3 氮?dú)夥謮簩Ρ∧そY(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響39-50
• 3.3.1 氮?dú)夥謮簩Ψ蔷嫉け砻嫘蚊驳挠绊?/span>40-42
• 3.3.2 氮?dú)夥謮簩Ψ蔷嫉∧aman光譜的影響42-43
• 3.3.3 氮?dú)夥謮簩Ψ蔷嫉∧PS譜的影響43-47
• 3.3.4 氮?dú)夥謮簩Ψ蔷嫉∧ちW(xué)性能的影響47-50
• 3.4 偏壓對非晶碳氮薄膜結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響50-55
• 3.4.1 偏壓對非晶碳氮薄膜表面形貌的影響50-52
• 3.4.2 偏壓對非晶碳氮薄膜Raman光譜的影響52-53
• 3.4.3 偏壓對非晶碳氮薄膜力學(xué)性能的影響53-55
• 3.5 溫度對非晶碳氮薄膜結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響55-59
• 3.5.1 溫度對非晶碳氮薄膜表面形貌的影響55-56
• 3.5.2 溫度對非晶碳氮薄膜Raman光譜的影響56-58
• 3.5.3 溫度對非晶碳氮薄膜力學(xué)性能的影響58-59
• 3.6 本章小結(jié)59-61
• 第四章 非晶碳氮薄膜的摩擦磨損性能研究61-73
• 4.1 引言61
• 4.2 摩擦磨損機(jī)理及實(shí)驗(yàn)61-64
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置及參數(shù)61-62
• 4.2.2 評價指標(biāo)62-63
• 4.2.3 摩擦磨損機(jī)理63-64
• 4.3 氮?dú)夥謮簩Ψ蔷嫉∧つΣ聊p性能的影響64-67
• 4.4 基底溫度對非晶碳氮薄膜摩擦磨損性能的影響67-68
• 4.5 摩擦條件對非晶碳氮薄膜摩擦磨損性能的影響68-72
• 4.5.1 載荷對非晶碳氮薄膜摩擦磨損性能的影響68-70
• 4.5.2 對磨速度對非晶碳氮薄膜摩擦磨損性能的影響70-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 總結(jié)73-74
• 5.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-82
• 致謝82-84
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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3 李劉合,張海泉,崔旭明,張彥華,夏立芳,馬欣新,孫躍;X射線光電子能譜輔助Raman光譜分析類金剛石碳膜的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)[J];物理學(xué)報(bào);2001年08期

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本文編號：1122714