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DLC涂层在高载油润滑环境中的摩擦行为

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类金刚石碳基（DLC）薄膜主要是由金刚石结构的sp3杂化碳原子和石墨结构的sp2杂化碳原子相互混杂的三维网络构成，通常为非晶态或非晶-纳米晶复合结构，具有高的硬度、优异的减摩抗磨性能等诸多优异特性。近年来，随着发动机燃油消耗率和尾气排放标准的日益提升，发动机关键零部件在油润滑环境下的减摩耐磨成为了研究热点。因此，有必要探究DLC涂层在不同的油润滑条件下摩擦学性能，以期为节能减排提供新的途径。
在本研究中，利用非平衡磁控溅射技术将DLC薄膜沉积于GCr15试片上，采用100至500N的法向载荷，分别在三种低粘度基础油GTL、YUBASE4、PAO以及分别在三者中加入摩擦改进剂MoDTC共计六种不同润滑条件下进行摩擦实验，测量了不同摩擦条件下的摩擦系数和磨损率，利用扫描电镜观察了DLC涂层磨痕的表面形貌，用拉曼光谱仪对不同载荷下的磨痕进行了拉曼表征，对对磨球的磨斑进行了能谱分析。实验结果表明，与仅在基础油中润滑相比，加入MoDTC后DLC/钢对摩副的摩擦系数减小约40%，但磨损率上升；在YUBASE4和MoDTC的共同润滑下，当法向载荷为500N时DLC/钢配副达到了最低摩擦系数0.042；在基础油润滑下，不同载荷下三种基础油的摩擦系数无明显变化，而磨损率随载荷的增大而升高，而添加MoDTC后，三者的平均摩擦系数随载荷增加呈现出明显的规律，即在GTL和PAO中，平均摩擦系数随载荷的增加先升高后下降，而在YUBASE4中摩擦系数始终随载荷的增加而下降，但不同载荷下三者的磨损率并未出现规律性变化。