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铜铬共掺杂类金刚石薄膜的设计制备与润滑行为研究

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采用线性离子束混合磁控溅射技术制备了系列从微量到高含量掺杂的铜铬类金刚石薄膜，系统地研究了薄膜的微结构演变、力学及摩擦学性能，建立薄膜微结构对应力、力学的影响规律，重点揭示薄膜在干摩擦环境下的磨损失效机制。结果发现，随着金属掺杂含量的增加，薄膜残余应力和硬度先降低后增加，同时，硬质碳化铬纳米颗粒的形成有利于薄膜硬度的提高，但会损伤薄膜的摩擦性能。在微量金属掺杂时，通过工艺调控，获得了具有自组织分层结构的铜铬共掺杂薄膜，促使薄膜兼具低应力、高硬度。同时，在摩擦接触面形成了完整、致密的富碳转移膜，使得薄膜表现出优异的低摩擦和高耐磨性能，并在油、水等多种环境中均具有良好的摩擦自适应性。