引入金属覆盖层的a-C:H摩擦学性能及转移膜强化机制研究
编号:55 访问权限:仅限参会人 更新:2025-04-02 16:59:43 浏览:26次 特邀报告

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摘要
高含氢碳膜(a-C:H)因其优异的固体润滑乃至超润滑性能,受到广泛关注。它的固体润滑性能与摩擦转移膜的性能,如形成速度、内聚强度、附着强度等密切相关。为此,提出了通过引入Cu或Ti覆盖层(即Cu@a-C:H、Ti@a-C:H复合结构薄膜)以提升转移膜形成速度和强度的新方法。研究表明,Cu或Ti覆盖层的引入显著加快了a-C:H膜在滑动干摩擦过程中转移膜的形成速度,达到稳定摩擦阶段所需的滑动距离(如球盘摩擦转数)降低了一个量级以上,所需覆盖层厚度仅为~30 nm。Cu@a-C:H复合薄膜在氮气环境下的摩擦系数低至0.004,进入了超润滑状态。分析得出,磨痕和磨球转移膜呈现Cu/Cu2O纳米晶分布于非晶碳母相纳米复合结构,促成了纳米晶“物理钉扎”和Cu-O-C化学键合两种强化机制。Ti@a-C:H复合薄膜在氮气环境下的摩擦系数和磨损率,也由a-C:H的~0.06、7.33 × 10-7 mm3/(N•m)分别降低至~0.01、1.01 × 10-7 mm3/(N•m)。摩擦转移膜也呈现纳米复合结构,强化相为TiO2/Ti2O3,母相为非晶碳。通过界面模拟计算及高分辨显微表征,确认其界面“化学键合”机制主要来源于O-Ti-C和 Ti-O-C两类桥键。本研究为a-C:H膜的结构设计和摩擦学性能优化,提供了两种强化机制,拓展了设计思路。
关键词
Tribolayer,a-C:H薄膜,Cu-O-C bonding,Chemical bonding,Physical pinning
报告人
刘兴光
教授 安徽工业大学

稿件作者
刘兴光 安徽工业大学
郑军 安徽工业大学
王广飞 安徽工业大学
王宇琦 安徽工业大学
吴礼硕 安徽工业大学
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重要日期
  • 会议日期

    05月09日

    2025

    05月11日

    2025

  • 04月23日 2025

    摘要截稿日期

  • 04月23日 2025

    初稿截稿日期

  • 08月07日 2025

    报告提交截止日期

主办单位
中国机械工程学会表面工程分会
承办单位
天津大学
中国地质大学(北京)
海南大学
北京科技大学
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