【摘 要】
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DLC薄膜因具有高的硬度和弹性模量、优异的减摩抗磨性能、高的化学稳定性、良好的导热性和生物相容性,在航空航天、机械、生物医学等领域一直具有广阔的应用前景.然而DLC由于较大的内应力和脆性限制了其应用环境,构筑多层结构可以同时提高薄膜的硬度和韧性,同时降低薄膜的内应力.因此本文就从多层的角度设计DLC纳米多层结构,将软质相Cr与硬质相DLC利用非平衡磁控溅射技术获得不同调制周期的软硬交替Cr/DLC
【机 构】
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中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,兰州 730000;中国科学院大学,北京 100039
【出 处】
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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议
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DLC薄膜因具有高的硬度和弹性模量、优异的减摩抗磨性能、高的化学稳定性、良好的导热性和生物相容性,在航空航天、机械、生物医学等领域一直具有广阔的应用前景.然而DLC由于较大的内应力和脆性限制了其应用环境,构筑多层结构可以同时提高薄膜的硬度和韧性,同时降低薄膜的内应力.因此本文就从多层的角度设计DLC纳米多层结构,将软质相Cr与硬质相DLC利用非平衡磁控溅射技术获得不同调制周期的软硬交替Cr/DLC纳米多层膜.采用XRD测试多层膜的晶体结构,结果表明多层膜中的Cr层沿着(110)择优生长,且随着调制周期的增加晶粒越来越细化,但是在调制周期最小的时候,Cr层结晶度最好.利用原子力显微镜(AFM)表征多层膜的表面形貌和粗糙度,表面原子呈岛状生长,不同调制周期的表面粗糙度基本没有变化,值得一提的是调制周期最小的D1多层膜表面含有较多的大的颗粒,这些大的凸起导致了摩擦过程中严重的磨损.利用纳米压痕获得多层膜的硬度和弹性模量比纯的DLC的都大,随着调制周期增加硬度呈先增加后减小的趋势.多层膜的内应力相比DLC减小了许多,压痕韧性有了很大的提高.多层膜的摩擦行为除了调制周期最小的D1外,其他多层膜的摩擦系数平均值均在0.1左右,略小于纯的DLC,磨损率随调制周期的增加呈降低的趋势.
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