發(fā)布時間：2017-04-17 17:01

  本文關(guān)鍵詞：改性DLC薄膜水環(huán)境、潤滑油環(huán)境摩擦性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：類金剛石碳膜(DLC)薄膜是一種性能優(yōu)異的固體潤滑薄膜,但是其摩擦性能具有強(qiáng)烈的環(huán)境敏感性,尤其在高溫、高真空、強(qiáng)腐蝕等惡劣工況易發(fā)生開裂、剝落、摩擦系數(shù)增大等問題,導(dǎo)致薄膜潤滑失效。針對不同環(huán)境條件,制備具有環(huán)境適用性的DLC薄膜是增強(qiáng)其實(shí)用性的有效手段。本論文通過應(yīng)用非平衡磁控濺射鍍膜法,針對DLC薄膜在水環(huán)境和潤滑油環(huán)境的摩擦磨損性能,在304L不銹鋼以及Si片基底材料上制備了改性的氫化DLC薄膜以及WC/DLC薄膜。利用SEM、Raman光譜儀、XRD衍射儀、TEM、納米壓痕儀、電化學(xué)工作站、多功能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)及Alpha-Step IQ表面輪廓儀(臺階儀)等分析測試設(shè)備,對薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、潤濕性能、耐蝕性及摩擦學(xué)性能等進(jìn)行測試,深入研究對比了氫化DLC薄膜與304L不銹鋼基底在海水環(huán)境的潤濕性和耐蝕性,在大氣環(huán)境、去離子水環(huán)境、海水環(huán)境的摩擦磨損性能以及海水環(huán)境的磨蝕性能。對比分析了WC/DLC薄膜在PAO-40潤滑油環(huán)境、發(fā)動機(jī)潤滑油環(huán)境、具有腐蝕性的發(fā)動機(jī)潤滑油環(huán)境與304L不銹鋼基底的摩擦磨損性能,在23℃、100℃、200℃條件下,PAO-40潤滑油環(huán)境與無摻雜DLC薄膜的摩擦磨損性能�，F(xiàn)得到階段性結(jié)論如下:1.較之于304L不銹鋼,在該基底上沉積氫化DLC薄膜后,由于氫化DLC薄膜內(nèi)部sp3鍵含量高,因此薄膜呈現(xiàn)出較高的硬度和彈性模量。此外,基于氫化DLC薄膜致密的表截面結(jié)構(gòu),使304L不銹鋼在海水環(huán)境耐蝕性能得到改善。因?yàn)樗h(huán)境所形成潤滑水膜能夠有效減小薄膜與對磨副之間剪切應(yīng)力,所以薄膜在去離子水環(huán)境、海水環(huán)境摩擦系數(shù)與磨損率明顯降低。同時,由于薄膜在海水環(huán)境具有良好的減摩耐磨性能,以及Ca2+和Mg2+所起到的潤滑性能,氫化DLC薄膜在海水環(huán)境表現(xiàn)出最低的摩擦系數(shù)與磨損率。2.氫化DLC薄膜在具有腐蝕性的海水環(huán)境摩擦過程中,由于氫化DLC薄膜腐蝕性能與摩擦性能之間交互作用較小,薄膜表面鈍化膜生成過程與機(jī)械去鈍化過程相互平衡,氫化DLC薄膜在摩擦過程中腐蝕性能基本保持穩(wěn)定。而且在不同腐蝕電位摩擦試驗(yàn)過程中,摩擦系數(shù)和磨損率波動較小。薄膜在摩擦過程中體積損失主要以機(jī)械磨損為主,腐蝕磨損在摩擦過程中起到作用較小,薄膜在去離子水環(huán)境、海水環(huán)境均表現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕耐磨性能。3.較之于304L不銹鋼基底,在該基底材料沉積WC/DLC薄膜后,基材機(jī)械強(qiáng)度提高,同時由于WC/DLC薄膜內(nèi)部非晶碳基質(zhì)的減摩抗磨作用,WC/DLC薄膜在PAO-40潤滑油環(huán)境、發(fā)動機(jī)潤滑油環(huán)境、具有腐蝕性的發(fā)動機(jī)潤滑油環(huán)境均表現(xiàn)出明顯比基底材料低的摩擦系數(shù)與磨損率,因此在304L不銹鋼基底上沉積的WC/DLC薄膜具有良好的減摩抗磨性能。4.較之于無摻雜DLC薄膜,WC摻雜DLC薄膜之后,DLC薄膜內(nèi)部高壓內(nèi)應(yīng)力降低,膜基結(jié)合力明顯提高。此外,由于WC摻雜,DLC薄膜表面活性增大,當(dāng)WC/DLC薄膜處于邊界潤滑狀態(tài)時,高表面活性能夠促進(jìn)油膜在摩擦界面鋪展,薄膜與潤滑油膜之間相互作用增強(qiáng),形成更有效的保護(hù)膜,能夠使WC/DLC薄膜磨損率進(jìn)一步降低,因而WC/DLC薄膜在23℃、100℃、200℃條件,PAO-40潤滑油環(huán)境均表現(xiàn)出良好的摩擦適應(yīng)性。綜上所述,WC/DLC薄膜在有潤滑環(huán)境具有良好的摩擦適應(yīng)性。
【關(guān)鍵詞】：DLC薄膜 WC/DLC薄膜 微觀結(jié)構(gòu) 機(jī)械性能 摩擦學(xué)性能
【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】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 DLC薄膜摩擦性能的環(huán)境敏感性12-14
• 1.2.1 環(huán)境溫度的敏感性12-13
• 1.2.2 環(huán)境濕度的敏感性13
• 1.2.3 環(huán)境潤滑介質(zhì)的敏感性13
• 1.2.4 環(huán)境氣氛的敏感性13-14
• 1.3 DLC薄膜環(huán)境敏感性改進(jìn)技術(shù)14-16
• 1.3.1 Cu、Ag和Au摻雜改善DLC薄膜空間環(huán)境服役能力14-15
• 1.3.2 W摻雜改善DLC薄膜在油環(huán)境的摩擦適應(yīng)性15
• 1.3.3 N摻雜改善DLC薄膜水介質(zhì)環(huán)境敏感性15-16
• 1.3.4 Si摻雜改善DLC薄膜熱穩(wěn)定性16
• 1.4 磁控濺射鍍膜技術(shù)16-18
• 1.4.1 平衡磁控濺射技術(shù)17
• 1.4.2 非平衡磁控濺射技術(shù)17-18
• 1.5 氫化DLC薄膜與WC/DLC薄膜18-20
• 1.6 本課題研究意義20-22
• 1.6.1 適用于水環(huán)境的氫化DLC薄膜20-21
• 1.6.2 適用于油環(huán)境的WC/DLC薄膜21-22
• 1.7 本課題研究內(nèi)容22-23
• 第2章 研究方案及方法23-32
• 2.1 本課題研究方案23
• 2.2 基底材料與薄膜制備技術(shù)23-24
• 2.3 本課題薄膜的表征24-32
• 2.3.1 掃描電子顯微分析25-26
• 2.3.2 輝光放電發(fā)射光譜分析26
• 2.3.3 掃描隧道分析26-27
• 2.3.4 共聚焦拉曼光譜分析27
• 2.3.5 X射線衍射分析27-28
• 2.3.6 透射電子顯微分析28
• 2.3.7 硬度、彈性模量及結(jié)合力測試28
• 2.3.8 潤濕性能測試28-29
• 2.3.9 耐腐蝕性測試29-30
• 2.3.10 摩擦磨損性能測試30-31
• 2.3.11 磨蝕性能測試31-32
• 第3章 氫化DLC薄膜的結(jié)構(gòu)及水環(huán)境摩擦性能研究32-47
• 3.1 氫化DLC薄膜的制備32-33
• 3.2 氫化DLC薄膜的微觀結(jié)構(gòu)33-34
• 3.3 氫化DLC薄膜的力學(xué)性能34-35
• 3.4 氫化DLC薄膜的潤濕性能35-36
• 3.5 氫化DLC薄膜的耐蝕性能36-37
• 3.6 氫化DLC薄膜在不同環(huán)境摩擦磨損性能37-40
• 3.6.1 氫化DLC薄膜在不同環(huán)境摩擦系數(shù)37-38
• 3.6.2 氫化DLC薄膜在不同環(huán)境磨痕形貌38-39
• 3.6.3 氫化DLC薄膜在不同環(huán)境磨痕輪廓39-40
• 3.7 氫化DLC薄膜在海水環(huán)境磨蝕性能40-45
• 3.7.1 氫化DLC薄膜摩擦過程中腐蝕性能變化趨勢40-41
• 3.7.2 氫化DLC薄膜在腐蝕過程中摩擦性能變化趨勢41-43
• 3.7.3 氫化DLC薄膜與 304L不銹鋼基底摩擦性能與腐蝕性能之間相互關(guān)系43-45
• 3.8 本章小結(jié)45-47
• 第4章 WC摻雜DLC薄膜潤滑油環(huán)境摩擦性能研究47-58
• 4.1 WC/DLC薄膜的制備47
• 4.2 WC/DLC薄膜微觀結(jié)構(gòu)47-50
• 4.3 WC/DLC薄膜力學(xué)性能50-51
• 4.4 WC/DLC薄膜在不同潤滑油環(huán)境摩擦性能51-53
• 4.5 WC/DLC薄膜與DLC薄膜在PAO-40 潤滑油環(huán)境摩擦性能53-56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果64

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;2007年潤滑油技能競賽中級模擬題[J];石油商技;2007年04期

2 翁振m，

本文編號：313881