碳化物衍生碳（CDC）以其獨特的特性被廣泛應(yīng)用在氣體存儲和摩擦學等領(lǐng)域.氯氣刻蝕法制備CDC涂層具有操作簡單、成本低、易控制等優(yōu)點.實驗系統(tǒng)研究了熱處理氣氛中氯氣含量對CDC涂層性能的影響,通過激光共聚焦顯微鏡、高溫摩擦磨損試驗機、顯微硬度儀、劃痕儀等檢測手段,分析了CDC涂層性能與熱處理氣氛之間的關(guān)系.結(jié)果表明,在氯氣體積分數(shù)為5%～9%條件下1 175℃保溫2 h所制備的CDC涂層表面光滑平整、硬度較高、且與基體的結(jié)合強度較好.此時CDC涂層的干摩擦因數(shù)最小為0.108,耐磨性最強,具有良好的摩擦學性能. CDC涂層顯微硬度約為153 HV,明顯低于SiC陶瓷的硬度. 

【文章來源】：云南大學學報(自然科學版). 2020,42(05)北大核心CSCD

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不同刻蝕氣氛下所制備的CDC/SiC涂層摩擦曲線Fig.1FrictioncurveofCDC/SiCcoatingspreparedunderdifferentetchingatmosphere

圖1不同刻蝕氣氛下所制備的CDC/SiC涂層摩擦曲線Fig.1FrictioncurveofCDC/SiCcoatingspreparedunderdifferentetchingatmosphere表2不同刻蝕氣氛下制備的CDC涂層摩擦因數(shù)Tab.2FrictioncoefficientofCDCcoatingspreparedunderdifferentetchingatmosphere刻蝕氣氛平均摩擦因數(shù)Ar3%Cl20.170Ar5%Cl20.114Ar7%Cl20.108Ar9%Cl20.127Ar11%Cl20.1312.3熱處理氣氛對CDC涂層結(jié)合強度的影響采用涂層劃痕儀對CDC涂層與SiC基體之間的結(jié)合強度進行測試，其結(jié)果如圖2和表3所示.從圖2和表3可知不同的刻蝕氣氛下所形成的CDC涂層臨界脫落載荷基本在45～55N區(qū)間內(nèi)變化，在φ（Cl2）較小時（3%）CDC涂層容易脫落主要是由于缺少足夠的刻蝕源，SiC基體表面所形成的CDC涂層較薄，不夠連續(xù).在刻蝕氣氛中φ（Cl2）大于5%時，CDC涂層與SiC基體的臨界脫落載荷趨于穩(wěn)定，在Ar5%Cl2時取得最大值，此時CDC涂層與基體結(jié)合強度最強.2.4熱處理氣氛對CDC涂層表面形貌的影響采用LSM800型激光共聚焦顯微鏡分析CDC/SiC陶瓷復(fù)合材料的微觀組織，結(jié)果如圖3所示.從圖3中可以看出，隨著刻蝕氣氛中φ（Cl2）的增大，SiC陶瓷基體表面逐漸形成連續(xù)致密性CDC涂層，表面越來越平整.在φ（Cl2）較小的環(huán)境下因為缺少刻蝕源，SiC基體上所生長的CDC涂層不夠致密，表面較為粗糙（圖3（a）），隨著刻蝕氣氛中φ（Cl2）的增加，CDC涂層逐漸覆蓋SiC基體，形成相對較為致密的CDC膜.圖2不同刻蝕氣氛下所制備的C

蝕氣氛下所形成的CDC涂層臨界脫落載荷基本在45～55N區(qū)間內(nèi)變化，在φ（Cl2）較小時（3%）CDC涂層容易脫落主要是由于缺少足夠的刻蝕源，SiC基體表面所形成的CDC涂層較薄，不夠連續(xù).在刻蝕氣氛中φ（Cl2）大于5%時，CDC涂層與SiC基體的臨界脫落載荷趨于穩(wěn)定，在Ar5%Cl2時取得最大值，此時CDC涂層與基體結(jié)合強度最強.2.4熱處理氣氛對CDC涂層表面形貌的影響采用LSM800型激光共聚焦顯微鏡分析CDC/SiC陶瓷復(fù)合材料的微觀組織，結(jié)果如圖3所示.從圖3中可以看出，隨著刻蝕氣氛中φ（Cl2）的增大，SiC陶瓷基體表面逐漸形成連續(xù)致密性CDC涂層，表面越來越平整.在φ（Cl2）較小的環(huán)境下因為缺少刻蝕源，SiC基體上所生長的CDC涂層不夠致密，表面較為粗糙（圖3（a）），隨著刻蝕氣氛中φ（Cl2）的增加，CDC涂層逐漸覆蓋SiC基體，形成相對較為致密的CDC膜.圖2不同刻蝕氣氛下所制備的CDC/SiC涂層劃痕曲線Fig.2ScratchcurveofCDC/SiCcoatingspreparedunderdifferentetchingatmosphere表3不同刻蝕氣氛下制備的CDC/SiC涂層脫落的臨界載荷Tab.3CriticalsheddingloadofCDC/SiCcoatingspreparedunderdifferentetchingatmosphere刻蝕氣氛臨界載荷/NAr3%Cl246.00Ar5%Cl255.50Ar7%Cl253.50Ar9%Cl254.15Ar11%Cl252.80圖3不同刻蝕氣氛下所制備的CDC涂層微觀形貌Fig.3MorphologyofCDCcoatingspreparedunderdifferentetchingatmosphere938云南大學學報（自然科學版）http://www.yndxxb.ynu.edu.cn第42卷

【參考文獻】：
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