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TC4表面织构化DLC薄膜摩擦学特性研究: 2025年; 目的研究TC4钛合金基体表面织构设计对类金刚石薄膜(DLC)的摩擦学性能影响。方法利用激光加工和物理气相沉积组合技术,在TC4钛合金表面制备凹坑织构阵列与DLC薄膜的复合结构,研究其在甘油溶液下的协同摩擦学性能。通过微观划痕和纳米压痕试验对织构化DLC薄膜进行力学性能表征,利用ABAQUS对有无织构下DLC薄膜的失效过程进行仿真对比分析。结果表面织构可以有效地增加TC4表面DLC薄膜“低摩擦”效应的作用时间,延长其使用寿命。不同织构参数设计对DLC薄膜耐磨时间有显著影响,其中直径200μm、面积率20%的织构化DLC薄膜的性能最佳,对比光滑DLC薄膜,其耐磨寿命提升了7.52倍。力学表征及仿真分析表明,表面织构增强了DLC薄膜与TC4基体之间的“机械锁合”程度,并存在“应力扩散”现象,能够有效提升DLC薄膜与TC4基体间的力学性能。对比光滑DLC薄膜,织构化DLC薄膜试样涂层与基体之间的结合力最大可提升1.9倍。结论表面织构化设计可以有效地提升DLC薄膜与基体的力学性能,在摩擦过程中调节接触界面的应力分布,增强DLC薄膜耐磨性能,延长DLC薄膜使用寿命。研究结果将为新型人工关节表面设计提供理论支撑。; 崔坤杰孙耀陈祖亮王涛王涛李蒙; 关键词：TI-6AL-4V 类金刚石薄膜表面织构摩擦磨损性能

PIAD成膜法的智能DLC薄膜——在燃料电池金属双极板领域的应用: 2025年; 介绍了等离子注入成膜(PIAD)方式的原理和特征,即通过高频放电使原料气体离化而生成离子,然后将其注入到施有高压脉冲电压的基材中。描述了用PIAD方式成膜的类金刚石(DLC)薄膜的特征和应用案例,结果表明PIAD方式可以通过脉冲电压和其他成膜参数控制DLC薄膜中sp2结构石墨层以及sp3结构金刚石层的生长,因此可以制备出具有耐腐蚀性和导电性功能的DLC薄膜。重点介绍了关于PIAD方式功能性DLC薄膜在燃料电池金属双极板表面处理上的应用研究成果。; 绪方洁铃木泰雄毕婷婷; 关键词：DLC膜燃料电池金属双极板

Ti-DLC薄膜压阻性能及载流子输运行为研究: 2024年; 围绕压阻传感器领域对高性能类金刚石(Diamond Like Carbon,DLC)薄膜压阻敏感材料的需求,针对金属掺杂DLC存在的载流子输运行为和实际多工况(如温度、湿度等)下压阻性能不明的问题,本工作以Ti-石墨复合拼接靶为靶材,采用高功率脉冲磁控溅射技术,高通量制备出4种Ti含量(原子分数为0.43%~4.11%)的Ti掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜,研究了Ti含量对薄膜组分结构、电学性能、变湿度环境下压阻性能的影响规律。结果表明:Ti含量(原子分数)在0.43%~4.11%范围内,掺杂Ti原子均以固溶形式均匀镶嵌于非晶碳网络中,Ti-DLC薄膜电学行为表现为典型半导体特性,在200~350 K温度范围内,薄膜电阻率均随温度升高而降低。载流子传导机制在200~270 K内为Mott型三维变程跳跃传导,在270~350 K范围内则为热激活传导。Ti-DLC薄膜压阻系数(Gauge Factor,GF)最大值为95.1,在20%~80%相对湿度范围内,所有样品GF均随湿度增加而增大,这可能是引入的固溶Ti原子缩短了导电相之间的平均距离,同时吸附表面水分子导致电阻变化。; 赵志翰郭鹏魏菁崔丽刘山泽张文龙陈仁德汪爱英; 关键词：类金刚石薄膜电学性能

油润滑下水含量对DLC薄膜摩擦学性能的影响: 2024年; 类金刚石(DLC)薄膜已被广泛应用于发动机核心部件的摩擦学防护。为了研究在发动机运行工况下水含量对DLC薄膜摩擦学性能的影响,本研究以水-PAO6混合乳液为润滑剂,考察了发动机中广泛使用的2种DLC薄膜(a-C薄膜和a-C:H薄膜)在不同温度下的摩擦磨损性能。结果表明:在水-PAO6混合乳液的润滑条件下,摩擦系数受含水量的影响较小,总体上存在小幅增加。a-C薄膜部分失效,而a-C:H薄膜尚未出现基底暴露现象,2种薄膜的磨损率随着含水量的增加而降低。表面分析表明,水含量的增加抑制了二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)的降解过程,从而减少了润滑添加剂MoS_(2)的形成。此外,水含量的升高还促进了碳向对偶球表面的转移。碳质转移膜、MoS_(2)和铁氧化物的共同作用影响了DLC薄膜的摩擦学行为。; 马仲哲耿中荣王福陈琳; 关键词：DLC薄膜摩擦磨损性能摩擦化学反应

DLC薄膜在硼酸介质中的腐蚀和摩擦行为研究: 2024年; 采用磁控溅射(MS)沉积技术在0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢(简称17-4 SS)基底上制备了DLC薄膜,利用电化学工作站对类金刚石薄膜(简称DLC薄膜)在不同浓度的硼酸介质下进行极化曲线测试,评判薄膜在硼酸溶液中的耐腐蚀性能.利用球盘式摩擦磨损试验机对DLC薄膜在不同浓度硼酸溶液中进行摩擦磨损试验,通过拉曼光谱、X射线衍射仪和能谱仪等测试方法分析了摩擦后磨斑处的摩擦化学产物,探讨了薄膜在硼酸水溶液中的摩擦磨损机理.电化学试验结果表明,DLC薄膜在硼酸溶液中的腐蚀电流密度与基底相比小1个数量级,薄膜的腐蚀电流密度随着硼酸浓度升高而升高,DLC薄膜的存在改善了17-4 SS基底的耐腐蚀性能.摩擦试验结果表明,DLC/Al_(2)O_(3)陶瓷球和DLC/GCr15钢球摩擦副在硼酸介质中的磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损.对于DLC/Al_(2)O_(3)陶瓷球摩擦副,随硼酸浓度升高,薄膜体系摩擦系数和磨损率升高.该摩擦副之间的润滑方式为流体润滑,一方面由于在Al_(2)O_(3)陶瓷球的磨斑处未形成稳定的转移膜,导致体系润滑效果较差;另一方面随着硼酸浓度升高,磨痕的拉曼信号显示D和G峰强度比ID/IG值降低,这是因为sp^(2)杂化碳大量溶解于溶液中,引起磨痕表层处sp^(2)杂化键含量降低,摩擦副之间磨粒磨损加剧,导致较高的摩擦系数和磨损率.而对于DLC/GCr15钢球摩擦副,随硼酸浓度升高,摩擦体系的摩擦系数和磨损率降低.尤其是与去离子水中的摩擦相比,薄膜在5 g/L的硼酸溶液中摩擦系数降低20%,磨损率降低51%.该摩擦副之间的润滑方式为边界润滑,摩擦过程中在对偶球接触面形成了含有石墨、Fe_(2)B和B_(2)O_(3)等高粘附且具有润滑性的转移膜,使对偶球与薄膜未能直接接触,大大降低了摩擦副之间的磨粒磨损,提高了摩擦副之间的润滑性能,使摩擦系数和磨损率降低.; 于博吴有智蒋成燕王鹏赵晓宇张贝贝严云峰袁航空柴利强; 关键词：DLC薄膜电化学腐蚀润滑

钽掺杂对多层Ta-DLC薄膜摩擦及腐蚀行为的影响: 2024年; 目的解决316L不锈钢在苛刻海洋环境中易磨损、易腐蚀的问题。方法采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上沉积了Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、纳米压痕、往复摩擦磨损试验和电化学测试等手段,重点研究了DLC膜层中Ta元素掺杂含量对薄膜结构、组成成分、力学性能、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响规律。结果随着Ta元素含量(原子数分数)从2.04%增到4.16%,薄膜中的sp^(3)键含量呈现先升高后降低的趋势,当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜中sp3键含量最高,且薄膜的硬度及弹性模量达到最大,分别为7.01 GPa和157.87 GPa。随着Ta元素含量的增加,薄膜的平均摩擦因数逐渐减小,在4.16%(原子数分数)时达到最小0.21。Ta元素含量对薄膜的结合力影响较小,且所有薄膜结合力总体在10 N左右。当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜的腐蚀电流密度及钝化电流密度最小,分别为0.006μA/cm^(2)和0.63μA/cm^(2),比其他薄膜的低1~2个数量级,并且薄膜电阻及电荷转移电阻最大,展现出最为优异的耐腐蚀性能。结论Ta元素的掺杂提高了薄膜的耐摩擦性能,且适当的Ta元素掺杂能够提高Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜的耐磨耐蚀性能。; 李超孙刚马国佳吴俊升张博威张昊泽; 关键词：DLC薄膜磁控溅射

元素掺杂DLC薄膜在模拟油气田溶液中的耐蚀与耐磨性: 2024年; 目的沉积出在含有泥沙的模拟油气田溶液中具有优异耐蚀性与耐磨性的类金刚石碳基(DLC)薄膜来对油气开采时的管道进行保护。方法通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在SS304方形试样表面沉积H-DLC、F-HDLC、N-HDLC及Si-HDLC,通过电化学测试表征了其在模拟油气田CO_(2)/H_(2)S/Cl^(-)溶液中的耐蚀性。采用CSM往复式摩擦机测试了其在含有泥沙的模拟溶液中的耐蚀性,结合拉曼光谱、扫描电镜(SEM)等技术分析了摩擦测试后的磨斑与磨痕形貌。结果DLC薄膜的沉积显著提高了SS304基底的耐蚀性,Si掺杂的DLC薄膜具有最高的孔隙电阻与最低的腐蚀电流密度,沉积薄膜后的腐蚀电流密度与SS304基底相比降低了2个数量级。沉积DLC薄膜后SS304基底的耐磨性大幅提高,转移膜的形成降低了摩擦因数与磨损率,薄膜的沉积使磨损率降低了约2个数量级,在与模拟沙粒的SiO_(2)对偶球进行摩擦时转移膜仍能稳定形成。通过向腐蚀溶液中添加SiO_(2)粉末模拟了SS304基底与DLC薄膜在含有大量泥沙的油气采出水中的磨损,摩擦测试后SS304基底表面发生严重的磨粒磨损,不同元素掺杂的DLC薄膜表面均存在不同程度的剥落,但与基底相比极大地缓解了基底磨损。结论DLC薄膜的沉积可以极大地提高SS304基底的耐蚀性与耐磨性,Si-HDLC薄膜在模拟油气田溶液中具有最优越的耐蚀性与稳定性,进而使其在腐蚀溶液中具有优异的耐磨性。; 刘政宇丛浩宇牟成龙曹学乾张广安薛群基; 关键词：油气田管道保护 DLC 耐磨性泥沙磨损

N掺杂对Si-DLC薄膜的结构性能影响及摩擦机理研究: 2024年; 采用平板阴极等离子体增强化学气相沉积技术,通过调控N_(2)流量在GCr15基底上制备了系列硅氮共掺杂类金刚石碳基(Si/N-DLC)薄膜,分析探索N掺杂对于Si-DLC薄膜结构、力学性能和摩擦学行为的作用规律以及Si/NDLC薄膜的低摩擦磨损机理.结果表明:N元素的引入促进Si-DLC薄膜中sp^(2)-C结构的形成,降低了薄膜的硬度和弹性模量,但能大幅改善Si-DLC薄膜的韧性并增强结合(>20 N).更重要的是,N掺杂可有效降低Si-DLC薄膜的摩擦系数并改善其耐磨性能,摩擦系数和磨损率相较于Si-DLC薄膜分别降低了约26%和45%.其摩擦机理是类石墨碳(GLC)转移膜的形成使得摩擦界面发生转移,有效降低了Si/N-DLC薄膜的摩擦系数,并且依赖于摩擦界面的石墨化程度和氢含量.而磨损行为取决于其薄膜自身韧性和抵抗弹塑性变形的能力,磨痕内部脆性断裂缺口会造成转移膜的大面积破坏,加剧了黏着磨损.此外,确定了Si/N-DLC薄膜低摩擦(摩擦系数≤0.05)的最佳服役区间,相关结果为Si/N-DLC薄膜的结构性能调控和工程应用提供参考.; 魏徐兵冯海燕尹萍妹陈赞丁佳晴卢诗琪杜乃洲李晓伟张广安; 关键词：润滑机理

化学气相沉积Cr/DLC薄膜对Mg-Gd-Y合金耐蚀性能的改善: 2024年; Mg-Gd-Y合金作为一种优秀工程材料在石油天然气勘探开发中具有广泛应用。为了改善其在井下工作服役时的耐蚀性能,研究了以Cr为过渡层的类金刚石薄膜(DLC)对Mg-Gd-Y合金耐蚀性能的影响。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备了以Cr元素为过渡层的类金刚石薄膜,采用拉曼光谱分析DLC膜层的碳结构类型,采用3.5%(质量分数)NaCl盐雾腐蚀试验、电化学极化测试及接触角测试评价了试样的耐蚀性能,采用SEM分析了试样腐蚀前后的表面形貌及断面形貌。结果表明:由拉曼光谱检测数据计算得出,Cr/DLC薄膜的I_D/I_G值为0.64,说明膜层中sp~3杂化键所占比例较多,且组织致密,因此Cr/DLC薄膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀倾向和腐蚀速率降低。Cr/DLC薄膜有效提高了镁合金基体的耐蚀能力。; 何明格刘文博杨柳青贺秋云张明友袁艺绮杨川琴何博; 关键词：耐蚀性能 PECVD

440C不锈钢及其表面H-DLC薄膜在甲醇环境中的磨蚀性能: 甲醇作为可再生清洁能源,推广使用绿色甲醇是实现交通领域“碳中和”切实可行的路径。然而,甲醇及甲醇燃烧后产生的甲酸、甲醛和水具有腐蚀性,发动机金属零部件在服役过程中难免受到腐蚀和磨损交互作用,限制了甲醇燃料的发展。类金刚石...; 杨景圆

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