| 物理气相沉积纳米多层摩擦学薄膜制备、结构及性能研究 | |
胡明
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| Subtype | 工学博士 |
| Thesis Advisor | 刘维民 ; 翁立军 |
| 2012-05-26 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 磁控溅射 纳米多层薄膜 力学性能 摩擦学性能 耐原子氧性能 Magnetron Sputtering Nanoscale Multilayer Films Mechanical Properties Tribological Properties Ao Resistance Properties |
| Abstract | 采用磁控溅射技术分别制备了陶瓷基纳米多层ZrN/α-SiNx硬质耐磨薄膜与金属基纳米多层Ag/Cu、Cr/Ag、Ag/Si以及Ag/SiNx润滑薄膜。研究了制备工艺对纳米多层摩擦学薄膜组织结构的影响规律。系统考察了各纳米多层摩擦薄膜的力学性能及在一定工况条件下（如较高速度、较高摩擦载荷以及原子氧环境等）的摩擦学性能。重点探讨了纳米多层摩擦学薄膜制备工艺-结构-性能三者之间的关系。本论文主要研究结果如下： 1. 采用磁控溅射技术制备了不同调制周期ZrN/α-SiNx纳米多层薄膜。非晶SiNx层的周期性介入不仅使ZrN晶体层晶粒细化，还对纳米多层薄膜晶体取向有显著影响。较低脉冲偏压会降低沉积粒子表面迁移能力，从而导致纳米多层薄膜ZrN薄膜层不能良好结晶，而较高脉冲偏压会引起纳米多层薄膜层间界面混合。“尖锐”层间界面以及ZrN薄膜层晶粒细化是ZrN/α-SiNx纳米多层薄膜机械性能提高的关键因素。 2. 采用磁控溅射技术制备了不同调制周期Ag/Cu纳米多层薄膜。一定厚度的Cu薄膜层可以显著降低Ag/Cu纳米多层薄膜晶粒尺寸，并减小纳米多层薄膜表面粗糙度。Ag/Cu纳米多层薄膜硬度显著提高，晶粒细化以及晶界滑移作用减弱是该薄膜硬度提高的主要原因。Ag/Cu纳米多层薄膜在真空条件下表现出较好的低摩擦、高耐磨性能。 3. 采用磁控溅射技术制备了不同调制周期Cr/Ag纳米多层薄膜。纳米尺度Cr薄膜层可以显著提高Ag基润滑薄膜与钢基体的膜-基结合强度。特别是，Cr、Ag薄膜层间易于形成晶体择优取向，从而形成晶体结构基本一致的层间界面，这进一步改善了Cr/Ag纳米多层薄膜层间结合性能和承载能力。Cr/Ag纳米多层薄膜在真空环境、较高速度以及较高摩擦载荷条件下表现出较好的综合摩擦学性能。 4. 采用磁控溅射技术制备了Ag/Si、Ag/SiNx纳米多层薄膜。原子氧（AO）辐照试验前后，Ag/Si、Ag/SiNx纳米多层薄膜均表现出较好的固体润滑性能。AO辐照条件下，纳米尺度非晶Si及SiNx薄膜表面形成的致密SiO2氧化层阻碍后续AO的氧化侵入，使Ag/Si、Ag/SiNx纳米多层薄膜呈现出良好的耐原子氧性能。 |
| Funding Project | 空间润滑材料组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/2787 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） 中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 胡明. 物理气相沉积纳米多层摩擦学薄膜制备、结构及性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2012. |
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| 201206胡明.pdf（10872KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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