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a-C∶H膜在不同真空度下的摩擦学行为研究

吴艳霞 , 李红轩 , 吉利 , 冶银平 , 孙晓军 , 陈建敏 , 周惠娣

功能材料

采用非平衡磁控溅射技术在不锈钢及Sip(111)基体上制备了含氢无定形碳(a-C∶H)薄膜,沉积的薄膜表面光滑,硬度高,内应力小,膜/基结合力好。利用球-盘摩擦实验机对薄膜在不同真空度(1.0×105、5.0×10-2、1.0×10-2、5.0×10-3 Pa)下的摩擦学行为进行了研究,结果表明,随着真空度的升高,薄膜的摩擦系数逐渐减小,磨损率逐渐增大。在5.0×10-3 Pa时,a-C∶H膜的摩擦学行为发生突变,此时薄膜的摩擦系数为0.005,而耐磨寿命很短。高真空中,薄膜寿命的突变可能与薄膜脱氢而结构发生变化有关。

关键词: 磁控溅射 , a-C∶H膜 , 真空度 , 摩擦学性能

粘结PTFE基固体润滑涂层在油润滑下的摩擦学性能

杨瑞杰 , 冶银平 , 万宏启 , 周惠娣 , 陈建敏

材料保护

为了使粘结固体润滑涂层广泛应用于高新技术领域,探讨了不同滑移速度和载荷下聚酰亚胺粘结聚四氟乙烯(PTFE)基固体润滑涂层干摩擦和油润滑时的摩擦磨损性能,并对涂层与油复合润滑的机理进行了初步探讨。结果表明:随载荷、滑移速度变化,该粘结固体润滑涂层千摩擦和油润滑下的摩擦系数均变化不大;油润滑下涂层的摩擦系数明显低于干摩擦下的;在低载(320N)、低速(1.55m/s)下润滑油使涂层表现出很好的摩擦磨损性能,但在高载(620N)、高速(2.58m/s)下润滑油反而会使涂层的摩擦磨损性能降低。

关键词: 粘结固体润滑涂层 , PTFE , 摩擦磨损 , 油润滑 , 干摩擦

等离子喷涂Al2O3-30%Ti02微米/纳米复合涂层的结构与耐磨性能

易德亮 , 冶银平 , 刘光 , 尹斌 , 周惠娣 , 陈建敏

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.05.006

采用溶胶-凝胶法合成了不同粒径的Al2O3-30%(质量分数)TiO2纳米复合粉体,用喷雾干燥法对合成粉体进行喷雾造粒,造粒后的粉体通过等离子喷涂制备Al2O3/TiO2复合涂层,最后对涂层结构和性能进行了表征.涂层结构和形貌分析表明制备的涂层具有微米/纳米复合结构,初始粉体粒径对涂层的结构和致密度影响很小;涂层摩擦学性能测试表明复合涂层的磨损率随初始粉体粒径的增大而减小,初始粉体粒径为100nm左右时,复合涂层的磨损率最低.复合涂层的磨损机制为裂纹扩展导致的磨损剥落.

关键词: 等离子喷涂 , 微米/纳米复合涂层 , 摩擦磨损

固化对水性环氧粘结固体润滑涂层理化及摩擦学性能的影响

王月梅 , 周惠娣 , 陈建敏 , 陈磊 , 冶银平

材料保护

为了确定水性环氧粘结固体润滑涂层的最佳固化条件,采用MFT-R 4000型往复摩擦磨损试验仪评价了不同固化条件对其摩擦学性能的影响,用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和示差扫描量热法(DSC)表征手段,确定了体系的最佳固化条件.结果表明:固化条件不同,涂层的摩擦学性能差异很大;水性粘结剂与水性固化剂的最佳质量比为2:1,最佳固化温度为75℃,最佳固化时间为2 h;以最佳条件制备的水性环氧粘结固体润滑涂层具有优异的理化性能和摩擦学性能,摩擦磨损寿命比传统的有机溶剂型粘结固体润滑涂层约长30%.本研究为制备高性能环保型粘结固体润滑涂层提供了可能.

关键词: 固体润滑涂层 , 水性环氧树脂 , 粘结固体润滑剂 , 固化条件 , 摩擦学性能

退火温度对 a-C:H 膜结构及摩擦学性能的影响

王永霞 , 冶银平 , 李红轩 , 吉利 , 陈建敏 , 周惠娣

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00209

为研究环境温度对含氢无定形碳(a-C:H)膜结构和性能的影响, 将a-C:H膜在大气环境中进行高温退火处理,并借助红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、3D表面分析仪和球盘摩擦试验机等手段对退火前后a-C:H膜的结构、组成和性能进行了系统地考察. 研究发现, 在较低的退火温度下(300℃), a-C:H膜结构无明显变化, 而其内应力降低, 摩擦学性能显著提高;在400℃和500℃下退火,膜结构发生明显变化并伴随严重氧化, 同时摩擦学性能降低甚至完全失效. 结果表明, 退火温度的选择对a-C:H膜的结构、组成及性能具有重要影响.

关键词: a-CH膜 , annealing temperature , structure , tribologicalproperty

TiO2纳米薄膜的制备及其紫外-可见光谱研究

杜雯 , 冶银平 , 李红轩 , 崔海霞

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.10.066

用磁控溅射技术在普通载玻片上制备了不同厚度透明的锐钛矿相二氧化钛(TiO2)纳米薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等分析方法对试样进行表征,并测试了其紫外-可见透射光谱,计算了此薄膜的禁带宽度,其值接近TiO2禁带宽度的理论值3.2eV.

关键词: 磁控溅射 , TiO2纳米薄膜 , 紫外-可见光谱 , 禁带宽度

退火温度对a-C:H膜结构及摩擦学性能的影响

王永霞 , 冶银平 , 李红轩 , 吉利 , 陈建敏 , 周惠娣

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00209

为研究环境温度对含氢无定形碳(a-C∶H)膜结构和性能的影响,将a-C∶H膜在大气环境中进行高温退火处理,并借助红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、3D表面分析仪和球盘摩擦试验机等手段对退火前后a-C∶H膜的结构、组成和性能进行了系统地考察.研究发现,在较低的退火温度下(300℃),a-C∶H膜结构无明显变化,而其内应力降低,摩擦学性能显著提高;在400℃和500℃下退火,膜结构发生明显变化并伴随严重氧化,同时摩擦学性能降低甚至完全失效.结果表明,退火温度的选择对a-C∶H膜的结构、组成及性能具有重要影响.

关键词: a-C:H膜 , 退火温度 , 结构 , 摩擦学性能

电刷镀镍/炭纳米管复合纳米镀层的结构与耐磨性能

冶银平 , 周惠娣 , 陈建敏

稀有金属材料与工程

用含碳纳米管的快速镍电刷镀液制备了镍/碳纳米管复合纳米镀层.研究了镀液中碳纳米管含量对镀层平均晶粒尺寸、显微结构、力学性能及耐磨性能的影响.结果表明:镀液中碳纳米管含量对镍刷镀层的平均晶粒尺寸和微结构有显著的影响,当镀液中碳纳米管含量为4%(质量分数)时,镀层有约16 nm的最小晶粒尺寸;镀层的硬度和耐磨性与镀层的平均晶粒尺寸有非常好的对应关系;碳纳米管的弥散强化作用导致镀层晶粒细化和结构致密化,从而有效地改善了镀层的力学性能和耐磨性能.

关键词: 电刷镀 , 镍/碳纳米管复合纳米镀层 , 平均晶粒尺寸 , 耐磨性

粘结MoS2基钼固体润滑膜的抗承载能力和耐速度性能研究

冶银平 , 陈建敏 , 周惠娣

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.z1.002

为了探讨粘结MoS2基固体润滑膜在干摩擦条件下的抗承载能力和耐速度性能,使用国产的环一块摩擦磨损试验机在干摩擦下对粘结MoS2基固体润滑膜在不同载荷和不同速度试验条件下的摩擦磨损性能进行了研究.试验结果表明:粘结MoS2基固体润滑膜的承载能力有高达2100N,在0.512~3.84m/s的滑动速度范围内具有良好的抗磨减摩性能.对转移膜的研究结果表明高载高速试验条件有利于促进对偶表面生成高质量的转移膜.粘结MoS2基固体润滑膜具有良好的抗承载能力和耐速度性能的机理应归结于在摩擦过程中对偶表面高质量转移膜的生成.

关键词: 粘结MoS2基固体润滑膜 , 摩擦磨损 , 抗承载能力 , 耐速度性能 , 转移膜

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