Ti-Al-C系纳米复合薄膜的设计、制备及摩擦学性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 逄显娟 |
| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-14 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 刘维民 ; 夏延秋 |
| 关键词 | 类金刚石薄膜 纳米复合 结构 机械性能 摩擦学性能 Diamond-like carbon film Nanocomposite Structure Mechanical properties Tribological properties |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 中文摘要 | 利用多功能气相沉积系统制备了TiAl 掺杂的非晶碳薄膜 (TiAl-a-C:H 薄膜) 和Ti-Al-C纳米复合薄膜,考察了沉积条件对薄膜结构性能的影响,研究了薄膜微观结构、机械和摩擦学性能之间的关系,系统研究了TiAl-a-C:H 在不同气氛、测试条件下以及在润滑条件下的摩擦学行为。本论文主要研究结果如下： 利用磁控溅射TiAl 靶制备了TiAl-a-C:H 薄膜，发现甲烷流量和基底偏压对薄膜形貌、结构及摩擦学性能均有着显著的影响。甲烷流量为60 sccm 时制备的薄膜中sp3 碳含量和硬度最高，此时薄膜具有最低的摩擦系数和最长的耐磨寿命；随着偏压的增大，薄膜中的sp3含量略有降低，但由于薄膜中H 含量随着基底偏压的增大而逐渐减少，所以薄膜硬度随着偏压的增大而逐渐增大。当甲烷流量为60 sccm，基底偏压为-100 V 时所制备的薄膜与Ti-a-C:H 薄膜相比具有低的内应力和高的膜基结合力以及优异的摩擦学性能。 利用磁控溅射在最优沉积参数下制备的TiAl-a-C:H 薄膜在空气、氮气和氧气以及低真空气氛下表现出不同的摩擦学行为，这归因于摩擦过程中磨屑形状、转移膜的形成和氧化作用；同时发现，薄膜的摩擦系数和磨损率随着载荷及滑动频率的增加而降低。 利用磁控溅射沉积技术制备了不含氢Ti-Al-C 纳米复合薄膜。结果表明： 薄膜硬度随着偏压的增大而降低，当偏压为0 V 时，薄膜硬度高达37 GPa，此时薄膜摩擦系数略高于其它薄膜，同时发现其耐磨寿命较长。 利用磁过滤和反应性磁控溅射技术制备了含氢Ti-Al-C 纳米复合薄膜。发现甲烷流量较高时制备的薄膜具有较好的摩擦学性能；在非晶相含量占优的情况下（高甲烷气体流量），随着偏压的增大，高能离子轰击能够提高薄膜的致密性，并促成薄膜中sp2 杂化向高度交联的sp3 杂化类金刚石C-C 网络转变，从而表现出较高的硬度。 |
| 学科主题 | 薄膜材料 |
| 公开日期 | 2012-11-07 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1688]  |
| 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 | 逄显娟. Ti-Al-C系纳米复合薄膜的设计、制备及摩擦学性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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