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调制周期对纳米多层类石墨薄膜力学性能及摩擦学性能的影响

调制周期对纳米多层类石墨薄膜力学性能及摩擦学性能的影响

Influence of Modulation Period on the Mechanical and Tribological Properties of Nano-multilayer Graphite-like Carbon Films

Influence of Modulation Period on the Mechanical and Tribological Properties of Nano-multilayer Graphite-like Carbon Films

doi:
10.3901/JME.2018.15.092
摘要:
采用等离子增强多靶磁控溅射系统在溅射沉积类石墨(Graphite-like carbon,GLC)薄膜过程中交替掺杂金属W制备了6种纯GLC子层和W-GLC子层交替堆垛的纳米多层GLC薄膜.薄膜调制周期分别为300 nm、180 nm、90 nm、40 nm、15nm以及8nm共6种.研究了调制周期对薄膜力学性能和摩擦学性能的影响.结果表明:各纳米多层GLC薄膜均具有良好的力学性能与摩擦学性能,且随着调制周期的减小,薄膜的力学性能与摩擦学性能均大幅提高,并表现出显著的协同效应.纳米多层GLC薄膜中WC或W2C纳米晶的弥散强化效应和纳米多层膜的界面效应是薄膜具有优异力学性能的主要原因,而薄膜在摩擦对偶表面形成的厚实致密的富碳转移膜又确保了薄膜具有良好的摩擦学性能.当调制周期减小至8 nm时,薄膜的硬度高达35.13 GPa,结合强度为45.28 N,H/E为0.109 5,H3/E2为0.375,且在“100 r/min,12N”条件下连续摩擦480 min,平均摩擦因数仅为0.002,磨损率低至9.0× 10-18 m3/(N·m),综合性能极为优异.
作者 马国政 [1] 雍青松 [2] 王海斗 [1] 何鹏飞 [1] 徐滨士 [1]
Author: MA Guozheng[1] YONG Qingsong[2] WANG Haidou[1] HE Pengfei[1] XU Binshi[1]
作者单位
  1. 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室 北京 100072
  2. 中国空气动力研究与发展中心 绵阳621000
期 刊: 机械工程学报 ISTIC EI SCI PKU CSSCI
Journal: Journal of Mechanical Engineering
年,卷(期) 2018, 54(15)
分类号 TG156
关键词: 纳米多层类石墨薄膜 知识脉络 调制周期 知识脉络 力学性能 知识脉络 摩擦学性能 知识脉络
机标分类号
基金项目 国家自然科学基金,北京市自然科学基金
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