碳材料在涂層-薄膜中的應(yīng)用及其摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、本文以采用等離子熱噴涂法，以鎂合金為基體，制備出含有不同維度的碳納米材料添加劑的AlSi復(fù)合涂層。在干摩擦和油潤(rùn)滑的條件下，研究了不同的碳納米顆粒添加劑對(duì)復(fù)合涂層摩擦學(xué)性能的影響。此外，采用微波化學(xué)氣相沉積法在碳化硅陶瓷襯底上制備出金剛石薄膜，并對(duì)其在不同條件下的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。本文主要研究?jī)?nèi)容概括如下:
　　1.碳增強(qiáng)AlSi復(fù)合涂層的干摩擦性能研究。在鎂合金表面制備出含有不同碳材料增強(qiáng)劑的AlSi復(fù)合涂層，研究了復(fù)合涂層

2、在干摩擦條件的摩擦學(xué)性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合涂層的耐磨性是材料的硬度和減摩性能共同作用的結(jié)果，含有不同添加劑的AlSi復(fù)合涂層的磨損機(jī)制有一定的差別。少量的碳納米顆粒增強(qiáng)劑可以明顯的改善了復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能。碳納米管的添加，使得復(fù)合涂層耐磨性提高了60％。AlSi-0.5CNT復(fù)合涂層摩擦表面幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)犁溝，磨球表面的粘著物也最少。
　　2.油潤(rùn)滑條件下碳增強(qiáng)AlSi復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能研究。在油潤(rùn)滑條件下，對(duì)不同維度碳納米顆

3、粒添加劑增強(qiáng)后的AlSi復(fù)合涂層表面進(jìn)行摩擦磨損性能試驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用一次性微量供油的方式，就足以保證摩擦對(duì)偶在摩擦過(guò)程中維持在一個(gè)較好的潤(rùn)滑狀態(tài)。相對(duì)于純AlSi合金涂層，含有碳納米顆粒添加劑的復(fù)合涂層的表面抗磨損性能都得到一定程度的改善。其中，AlSi-0.5CNT復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)最低，僅為0.12。這是因?yàn)榧{米尺度的碳納米管，可以作為潤(rùn)滑油添加劑，在摩擦界面上形成具有優(yōu)異性能的潤(rùn)滑油膜，達(dá)到減摩抗磨的效果。
　　

4、3.碳化硅陶瓷基金剛石薄膜摩擦學(xué)性能研究。采用微波化學(xué)氣相沉積法在碳化硅陶瓷襯底上制備出金剛石薄膜，并研究了干摩擦和水潤(rùn)滑條件下的金剛石薄膜摩擦學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，表面粗糙度和摩擦配副材料對(duì)金剛石薄膜的摩擦行為都有著極其重要的影響。干摩擦條件下，與氮化硅陶瓷、氧化鋁和軸承鋼對(duì)摩時(shí)，碳化硅襯底和金剛石薄膜穩(wěn)定階段平均摩擦系數(shù)分別為0.2/0.18/0.45，0.47/0.66/0.5。這個(gè)數(shù)據(jù)說(shuō)明，在碳化硅基體上沉積金剛石薄膜，可以有效