活塞环表面超厚类金刚石碳基薄膜的制备及其性能研究

来源 :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 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aixiaowen
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  近年来,随着我国汽车工业的迅猛发展,能源消耗与二氧化碳排放问题日趋严峻,因此,发展高效、节能和低排放汽车以及工程机械迫在眉睫.众多国际汽配企业指出,以类金刚石为代表的耐磨碳基固体润滑薄膜技术是满足欧Ⅳ和欧V排放的关键新技术.活塞环/缸套系统作为发动机的核心部件,其摩擦学性能对整个发动机的节能减排有直接影响.众所周知,类金刚石碳基薄膜兼具优良的摩擦学性能和力学性能,是航空、航天、汽车制造业中某些特殊应用工况下不可或缺的功能防护薄膜.然而,由于类金刚石薄膜自身特殊结构与基底之间的不匹配,导致其具有高的内应力,从而限制了薄膜的沉积厚度和进一步应用.如何在形状特殊和应用工况复杂的活塞环表面制备超厚(20μm以上)类金刚石薄膜更是一项亟待解决的技术难题.本论文基于实验室前期大量的基础研究工作,采用PECVD法(等离子增强化学气相沉积),利用空心阴极效应,通过多界面耦合结构(Six-DLC/Siy-DLC)在活塞环表面制备了超厚类金刚石薄膜,并借助扫描电子显微镜、纳米压入仪和摩擦磨损试验机(SRV-Ⅳ)等考察了薄膜的结构、力学和摩擦学性能.结果 表明,活塞环表面制备的类金刚石碳基薄膜微观结构比较致密,厚度达到38μm左右;显微硬度和弹性模量分别约为14.5GPa和112GPa;在10N载荷下与GCr15钢球对磨时稳定阶段的干摩擦系数约为0.16;加热至170℃,在100N载荷下与硼铸铁配副对磨时稳定阶段的油润滑下摩擦系数约为0.15.
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