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CrSiCN薄膜的力学性能及水润滑特性研究
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国家自然科学基金项目(51375231);教育部博士点基金博导类项目(20133218110030);江苏省研究生培养创新工程(KYLX0234);2014年大学生创新创业训练计划项目(201410298081X)


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    摘要:

    运用非平衡磁控溅射技术,通过改变硅烷的流量,在Si(100)和316L不锈钢片基材上沉积不同元素含量的CrSiCN四元薄膜;运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和纳米压痕仪分别研究薄膜的结构、表面形貌和纳米硬度;运用球-盘摩擦磨损试验机研究水润滑下CrSiCN薄膜与Al2O3小球对摩的摩擦学特性。结果表明:由于固溶强化和纳米复合结构的形成,CrSiCN薄膜在硅烷流量为10 sccm获得最大硬度19.3 GPa和最大弹性模量306.9 GPa,继续增加硅烷流量,由于薄膜结构向非晶态转变,薄膜硬度降低;硅烷流量为10 sccm得到的薄膜CrSiCN具有最低的摩擦因数0.24,随着硅烷流量的增加,由于硬度的降低和过量非晶相的形成,薄膜抗磨性能降低,摩擦因数波动较大。

    Abstract:

    CrSiCN coatings were deposited on silicon wafers (100) and 316L stainless steels by unbalanced magnetron sputtering via adjusting the trimethylsilane (TMS) flows.Their composition,surface microstructure and nanohardness were characterized by Xray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM) and nanoindenter,respectively.The frictional behaviors of CrSiCN sliding against Al2O3 balls in water were investigated using ballondisk tribometer.The results show that the CrSiCN coatings show the maximum hardness of 19.3 GPa,and the maximum elastic modulus of 306.9 GPa due to solution strengthen and the formation of nanocomposite structure when the TMS flow is at 10 sccm.When the TMS flow is higher than 20 sccm,the hardness is reduced due to superfluous amorphous phase.The CrSiCN coating prepared at TMS flow of 10 sccm shows the lowest friction coefficient of 0.24.But with the increasing of TMS flow,the decrease of hardness and superfluous amorphous phase weakens the wear resistance of coatings and leads to the friction coefficient fluctuation.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王 波,吴志威,高 宋,周 飞. CrSiCN薄膜的力学性能及水润滑特性研究[J].润滑与密封,2016,41(3):60-65.
.[J]. Lubrication Engineering,2016,41(3):60-65.

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  • 在线发布日期: 2016-05-05
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