含氢类富勒烯碳膜摩擦学性能及改性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王霞 |
| 学位类别 | 工学博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-15 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 杨生荣 ; 张俊彦 |
| 关键词 | 含氢类富勒烯碳膜 摩擦磨损行为 润滑 摩擦氧化反应 摩擦机理 离子轰击 紫外辐照 Fullerene-like hydrogenated carbon film Friction and wear behavior Lubrication Tribo-oxidation Friction mechanism Ion-bombardment UV irradiation |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 本论文系统地研究了含氢类富勒烯碳（FL-C:H）膜的摩擦学性能，考察了气氛（氮气、氧气、空气）、湿度、摩擦对偶、试验条件（载荷、滑动速度）对薄膜摩擦学行为的影响；考察了不同介质（水和醇）润滑下薄膜的摩擦学行为；利用（氩、氢、氮）离子轰击、紫外辐照以及硅掺杂的方法对薄膜进行改性，考察了改性前后薄膜的摩擦学行为变化。研究结果表明： 1. 摩擦表面与环境气氛之间的物理和化学作用、摩擦过程中摩擦氧化反应的发生、转移膜的形成是影响薄膜摩擦学性能的主要因素。氮气中机械磨损占主导，薄膜的高硬度、高弹性回复保证了其极低的磨损率，而形成棒状磨屑所需的高的塑性变形能又导致较高的摩擦系数；氧气中，薄膜接触表面发生了摩擦氧化反应，使薄膜表面的类富勒烯结构被破坏，同时形成含有羰基的氧化聚合物层，这种氧化聚合物层易屈服于滑动剪切力而产生大量可充当固体润滑剂的颗粒状磨屑，因而薄膜在氧气中同时具有最低的摩擦系数和最高的磨损率；潮湿环境下，极性的水分子易吸附在薄膜表面，毛细管力导致摩擦力增大。随着湿度的增大，氧化反应可以在滑动表面更多的区域以更快的速率进行，导致薄膜压应力的瞬时释放以及弹性能量的急剧下降，在摩擦力的剪切作用下，薄膜破裂、剥落产生片状磨屑。大的片状磨屑不易延展形成转移膜，从而进一步增大了摩擦力。 2. 水、醇对薄膜都有良好的润滑性能。乙二醇润滑下得到极低的摩擦系数和磨损率。润滑剂分子与薄膜表面、润滑剂分子之间的相互作用是影响介质润滑下薄膜摩擦学性能的主要因素。 3. 氩、氢、氮离子轰击导致薄膜表层sp3 碳含量升高，薄膜表面能增大。氢离子轰击后薄膜表面悬键被饱和，低载下薄膜摩擦系数降低，氮离子轰击后薄膜表面形成C=N 键，摩擦系数上升，氩离子轰击对薄膜摩擦学性能影响不大。紫外辐照使薄膜表面形成氧化层，降低了薄膜在微载下的摩擦系数。 4. 硅掺杂提高了薄膜中sp3 碳含量，减小了薄膜在中低载荷下的摩擦系数，但降低了薄膜的承载性能。 |
| 学科主题 | 薄膜材料 |
| 公开日期 | 2012-11-05 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1669]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王霞. 含氢类富勒烯碳膜摩擦学性能及改性研究[D]. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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