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忻州市生态系统服务时空变化及城镇化响应
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作者 解铭威 冉藜 +2 位作者 贾文贞 周慧荻 王向荣 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4557-4566,共10页
为探究忻州市生态系统服务(ESs)的时空变化情况,分析ESs对城镇化的响应,以1995~2020年6期土地利用数据为基础,选取3项城镇化指标和4项ESs指标,借助InVEST模型和修正通用土壤流失方程(RUSLE)等评估ESs,并使用K-均值聚类识别生态系统服务... 为探究忻州市生态系统服务(ESs)的时空变化情况,分析ESs对城镇化的响应,以1995~2020年6期土地利用数据为基础,选取3项城镇化指标和4项ESs指标,借助InVEST模型和修正通用土壤流失方程(RUSLE)等评估ESs,并使用K-均值聚类识别生态系统服务簇,采用皮尔逊相关性分析ESs间权衡协同关系及其对城镇化的响应.结果表明:忻州市土地利用类型以草地、耕地和林地为主,1995~2020年建设用地扩张280.7km^(2),林地增加1201.4km^(2),草地增加511.4km^(2),耕地和水域面积减少.有较多耕地向草地、草地向林地转移.建设用地、GDP和人口持续增长,2005~2015年是城镇化较快的时期.1995~2020年食物供给能力稳步提升,碳储量在2015年以后明显提升,生境质量先升后降,水土保持量先降后升.以草地为主的功能复合型服务簇面积占比达51.4%,各ESs间主要呈协同关系,生境质量、土壤保持与城镇化指标间存在负相关.研究结果为忻州市土地管理与生态保护提供决策依据. 展开更多
关键词 生态系统服务 城镇化 土地利用变化 生态系统服务簇 忻州市
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抗气蚀聚氨酯涂层的研究进展 被引量:2
2
作者 王天聪 侯国梁 +4 位作者 苏琼 崔海霞 陈磊 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期153-165,共13页
随着水轮机和螺旋桨等过流件的尺寸和转速不断提高,气蚀损坏问题更加突出,因此易施工涂覆且便于设计调控的聚氨酯涂层始终是耐气蚀领域的研究热点。系统回顾了聚氨酯材料在气蚀防护领域的研究发展历程,深刻指出了这类材料作为耐气蚀涂... 随着水轮机和螺旋桨等过流件的尺寸和转速不断提高,气蚀损坏问题更加突出,因此易施工涂覆且便于设计调控的聚氨酯涂层始终是耐气蚀领域的研究热点。系统回顾了聚氨酯材料在气蚀防护领域的研究发展历程,深刻指出了这类材料作为耐气蚀涂层使用时存在的突出问题,例如耐水性、附着力、机械性能、耐磨性能和防污能力等较差,系统分析了这些因素导致涂层损坏失效的机理。针对上述问题,重点根据聚氨酯独特的分子结构,分别从表面能、电负性、化学键合、接枝改性、添加功能填料等方面,提出了改善聚氨酯涂层在复杂工况下应用性的解决办法。最后,鉴于我国对能够在海洋等苛刻环境中长期稳定服役的高性能气蚀防护涂层的急迫需求,对发展以自愈合聚氨酯为代表的集防污抗气蚀耐磨损自修复等功能于一体的新型聚氨酯材料进行了展望。 展开更多
关键词 聚氨酯涂层 气蚀 损伤机理 改性 多功能
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SrAl_(2)O_(4)基应力发光监测预警涂层的研究进展
3
作者 吴玉礼 侯国梁 +4 位作者 崔海霞 陈磊 安宇龙 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期124-137,共14页
采用应力发光材料在目标结构表面构筑功能涂层可对结构损伤进行实时监测预警,不仅提高了设施的安全性,还为检修工作和损伤机理的研究提供了帮助,应用潜力巨大。为促进这类涂层的研发与应用,首先介绍了弹性应力发光材料的发展历程及基本... 采用应力发光材料在目标结构表面构筑功能涂层可对结构损伤进行实时监测预警,不仅提高了设施的安全性,还为检修工作和损伤机理的研究提供了帮助,应用潜力巨大。为促进这类涂层的研发与应用,首先介绍了弹性应力发光材料的发展历程及基本特征,通过对比突出了SrAl_(2)O_(4)基材料的综合优势。然后详细分析了SrAl_(2)O_(4)基质的晶体结构、缺陷类型对能级分布、电子运动状态以及光的吸收与发射性能的影响,并论述了元素掺杂对发光强度、波段和灵敏度等发光性能的影响。接着介绍了应力发光常用的检测表征方法和基于现象分析形成的应力发光机理。在此基础上,进一步总结归纳了制备应力发光粉末的主要方法以及影响其物相结构、晶体尺寸和发光性能的核心因素,分析了各自的优缺点。详细介绍了制备监测预警涂层的表面技术和工程应用案例,发现该类涂层仍存在敏感度不高、后处理工艺苛刻和界面结合差等问题。最后,从探究应力发光本质、制备实用性更强的预警涂层和制定生产测试标准3个角度提出了一些建议。 展开更多
关键词 应力发光 SrAl_(2)O_(4) 元素掺杂 制备方法 监测预警涂层
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无机磷酸盐基复合涂层在表面防护技术中的研究现状及应用进展 被引量:15
4
作者 张定军 鲜彦博 +5 位作者 马彦军 赵志成 吴䶮平 陈磊 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期68-75,共8页
无机磷酸盐基复合涂层因其优异的耐高温、耐核/空间辐照及良好的特殊介质相容性等优点,被广泛应用于航空航天等军工高技术及民用工业领域。从不同种类及半径大小的金属离子制备得到的不同结构的粘结剂出发,详细介绍了无机磷酸盐基复合... 无机磷酸盐基复合涂层因其优异的耐高温、耐核/空间辐照及良好的特殊介质相容性等优点,被广泛应用于航空航天等军工高技术及民用工业领域。从不同种类及半径大小的金属离子制备得到的不同结构的粘结剂出发,详细介绍了无机磷酸盐基复合涂层的种类,对无机磷酸盐基粘结剂的粘结性能、耐热性能和储存稳定性进行了对比,并对其各自的优缺点进行了概述。详细总结了无机磷酸盐基复合涂层在高温防护、腐蚀防护、润滑防护、空间耦合辐照及地面强辐射环境等相关领域的应用现状,阐述了无机磷酸盐基复合涂层在不同使役条件下的防护机理。针对目前无机磷酸盐基复合涂层在不同领域应用时所面临的问题,提出了进一步改进无机磷酸盐基复合涂层性能的一些技术手段和方法。特别地,基于无机磷酸盐基复合涂层优异的抗辐射性能、耐高温性能,良好的空间环境适应性以及耐候性等独特性能,对无机磷酸盐基复合涂层在航空航天、武器装备和核技术等高技术产业表面防护中亟待解决的关键科学和技术问题进行了探讨,并对其发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 磷酸盐基复合涂层 耐高温 润滑 防腐蚀 耐空间辐照
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纳米结构对二硫化钼摩擦学性能的影响 被引量:11
5
作者 高雪 吉利 +5 位作者 鞠鹏飞 陈磊 刘晓红 李红轩 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期133-140,158,共9页
目的探究二硫化钼结构以及尺寸对其宏观摩擦学性能以及滑移机制的影响。方法采用水热法制备了尺寸不同的二硫化钼微球花,并与购买的商业化块状二硫化钼以及单层二硫化钼进行对比,将四种二硫化钼粉末在乙醇中进行分散,采用喷涂的方式在... 目的探究二硫化钼结构以及尺寸对其宏观摩擦学性能以及滑移机制的影响。方法采用水热法制备了尺寸不同的二硫化钼微球花,并与购买的商业化块状二硫化钼以及单层二硫化钼进行对比,将四种二硫化钼粉末在乙醇中进行分散,采用喷涂的方式在硅基底上制备了四种二硫化钼涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对粉末和涂层的形貌、结构进行了表征,并对比研究了涂层的摩擦学性能,通过光学显微镜观察了对偶的形貌,利用SEM和TEM对摩擦界面的结构和形貌进行了研究。结果四种二硫化钼材料均为层状结构的纳米片或微片组成,摩擦系数平稳且均小于0.05。块状二硫化钼寿命最短,摩擦界面覆盖了较少的润滑膜;单层二硫化钼摩擦系数平稳,且寿命最长,摩擦界面由大量纳米片组成,摩擦过程主要是单纯的物理剥离;二硫化钼微球花的寿命介于二者之间,微球花在摩擦力的作用下很容易发生剥离,在摩擦过程中起润滑作用的是剥离的二硫化钼纳米片,摩擦界面覆盖了较厚的致密润滑膜。二硫化钼微球花摩擦后,层间距由0.62 nm增至0.7 nm,层间距的增大有利于良好的润滑。结论尺寸对二硫化钼的滑移机制有影响,从而显著影响其耐磨寿命,层数和尺寸的减小有利于耐磨寿命的提升。 展开更多
关键词 二硫化钼 摩擦学性能 耐磨寿命 纳米结构 尺寸 滑移机制
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等离子喷涂Al_(2)O_(3)涂层与高硬配副的摩擦学性能研究 被引量:12
6
作者 李荣泽 赵晓琴 +3 位作者 段文山 安宇龙 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期184-195,共12页
目的研究大气等离子喷涂Al_(2)O_(3)涂层在高硬配副下的摩擦磨损行为。方法通过大气等离子喷涂(APS)制备了厚度约为380μm的Al_(2)O_(3)涂层,利用纳米压痕仪测量了Al_(2)O_(3)涂层和两种摩擦副的硬度和弹性模量。采用X射线衍射仪(XRD)... 目的研究大气等离子喷涂Al_(2)O_(3)涂层在高硬配副下的摩擦磨损行为。方法通过大气等离子喷涂(APS)制备了厚度约为380μm的Al_(2)O_(3)涂层,利用纳米压痕仪测量了Al_(2)O_(3)涂层和两种摩擦副的硬度和弹性模量。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对喷涂粉末、涂层以及磨痕的相结构和形貌进行了表征分析,通过X射线能量色散谱仪(EDS)分析了涂层磨痕中对偶元素的转移。另外,还通过CSM摩擦机系统地研究了该涂层的摩擦磨损行为。借助X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨痕中的化学组成。结果制备的Al_(2)O_(3)涂层主要以γ-Al_(2)O_(3)相为主,且存在一定孔隙,并出现层状结构。在摩擦实验中发现,在同一摩擦副下,Al_(2)O_(3)涂层的摩擦系数随着载荷的增加而逐渐降低,磨损率随之增大。由于摩擦配副力学性能的差异,使Al_(2)O_(3)涂层表现出不同的摩擦磨损行为。以Si_(3)N_(4)为摩擦副时,Al_(2)O_(3)涂层的摩擦系数较小,但磨损率大,磨损机制主要是磨粒磨损和粘着磨损。在摩擦过程中,Si_(3)N_(4)对偶副会与空气中的水反应,生成少量具有润滑效果的Si(OH)4胶体。以WC为摩擦副时,Al_(2)O_(3)涂层的摩擦系数大,但磨损率低,磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损,并伴有疲劳磨损。在摩擦过程中,由于产生了摩擦热,Al_(2)O_(3)涂层磨痕表面的γ-Al_(2)O_(3)相转变为α-Al_(2)O_(3)相,摩擦配副的硬度和弹性模量越大,摩擦系数越高,γ-Al_(2)O_(3)相的转变也越多。结论因高硬度的Si_(3)N_(4)和WC对偶球拥有不同的力学性能,对大气等离子喷涂制备的Al_(2)O_(3)涂层的摩擦磨损机理有显著的影响,并且在摩擦过程中,涂层磨痕内的γ-Al_(2)O_(3)相会向α-Al_(2)O_(3)相转变。 展开更多
关键词 Al_(2)O_(3)涂层 大气等离子喷涂 摩擦学性能 Si_(3)N_(4)对偶球 WC对偶球
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热喷涂高温自润滑涂层研究现状 被引量:11
7
作者 郝恩康 安宇龙 +3 位作者 赵晓琴 侯国梁 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期104-111,共8页
鉴于现代高技术装备用高温润滑涂层的服役温度越来越高、条件越来越复杂,且对高可靠性及长寿命等方面的要求日益苛刻,亟需研究新型高温自适应润滑涂层材料在其服役条件下的环境适应性和稳定性。综述了目前国内外对该类涂层的组分设计和... 鉴于现代高技术装备用高温润滑涂层的服役温度越来越高、条件越来越复杂,且对高可靠性及长寿命等方面的要求日益苛刻,亟需研究新型高温自适应润滑涂层材料在其服役条件下的环境适应性和稳定性。综述了目前国内外对该类涂层的组分设计和相关制备技术,重点分析了利用热喷涂技术制备高温自润滑涂层的研究现状,并从制备工艺和涂层组分调控方面阐述了该类涂层研究取得的成果和存在的问题。提出未来针对热喷涂高温自润滑涂层的制备应利用先进的喷涂设备,选用物相组分相近的喷涂粉末,并结合组分设计调控,以涂层具有良好的涂基力学性能、耐腐蚀性能、抗高温氧化性能为前提,使涂层在高温环境下可借助摩擦物理或摩擦化学过程,来赋予其良好的高温自润滑性能,重点研究涂层的组分构效关系和综合应用性能。运用材料氧化热力学-动力学理论,从涂层"高温力学-高温摩擦学-耐高温稳定性"三方面来考核材料的综合使役性能,并探讨其高温润滑摩擦机理。 展开更多
关键词 热喷涂 高温自润滑 涂层 润滑摩擦机理
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不同接触尺度下石墨烯摩擦学性能研究进展 被引量:7
8
作者 裴露露 鞠鹏飞 +3 位作者 吉利 李红轩 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期141-150,共10页
石墨烯是石墨的基本结构组成单元,是由碳原子以sp^2杂化轨道组成、呈六角型蜂巢状且具有独特二维结构的纳米材料。由于其优异的机械及润滑特性,成为近年来国内外摩擦学领域研究的聚点和热点。大量研究表明:石墨烯不仅在微纳接触尺度下... 石墨烯是石墨的基本结构组成单元,是由碳原子以sp^2杂化轨道组成、呈六角型蜂巢状且具有独特二维结构的纳米材料。由于其优异的机械及润滑特性,成为近年来国内外摩擦学领域研究的聚点和热点。大量研究表明:石墨烯不仅在微纳接触尺度下展现出超润滑性能,而且在宏观接触方式下也展现出非凡的摩擦学特性。详细介绍了石墨烯在微观接触和宏观接触状态下摩擦学性能的影响因素。在微观接触状态下,滑动发生在完美、平滑的基础面晶面上,施加的载荷小,接触面小,其摩擦学性能主要受到结构形变、表面清洁(包括缺陷、环境、化学官能团)、公度/非公度结构等因素影响。在宏观接触状态下,施加的载荷大,接触面积大,影响因素众多,除了上述在微观接触状态时提到的影响因素,还涉及材料本身存在的各向异性、晶界以及宏观力的破坏等作用,受到棱边键及摩擦引起的悬键暴露和定序摩擦界面的形成的影响。基于此,分析了石墨烯获得不同尺度超低摩擦所需的必要条件和润滑机制,展望了石墨烯摩擦学研究未来发展方向和仍需解决的问题。 展开更多
关键词 石墨烯 摩擦学性能 微观接触 宏观接触 润滑机制
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聚苯胺原位聚合改性氧化石墨烯制备复合涂层及其耐腐蚀性能研究 被引量:6
9
作者 李凤英 鞠鹏飞 +3 位作者 陈磊 吉利 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期287-296,共10页
目的提高聚苯胺(PANI)涂层的腐蚀防护性能,并明确其防腐机理。方法通过原位聚合的方法,采用PANI对氧化石墨烯(GO)进行功能化修饰,并对其在GO表面的生长状态进行调控。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能... 目的提高聚苯胺(PANI)涂层的腐蚀防护性能,并明确其防腐机理。方法通过原位聚合的方法,采用PANI对氧化石墨烯(GO)进行功能化修饰,并对其在GO表面的生长状态进行调控。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)和场发射高分辨扫描电镜(FESEM),对功能化GO的结构和形貌进行表征和分析;然后将其引入到聚苯胺涂层中,制备PANI/GO复合涂层。采用电化学阻抗谱(EIS)详细研究PANI涂层以及不同的PANI/GO复合涂层对不锈钢基材的腐蚀防护效应,并对其耐腐蚀机制进行探讨。结果PANI均匀地生长在GO片层上,其结构与形貌可以通过控制苯胺的添加量进行有效调控,且PANI的原位聚合促进了GO的片层剥离及舒展,改善了其分散性以及与涂层间的相容性。与单一PANI涂层相比,PANI/GO复合涂层的稳定开路电压值较大,且当苯胺与GO的质量比为5︰1时,获得的功能化GO的分散效果最佳,对聚苯胺涂层的腐蚀防护性能增强效果最为显著。此时复合涂层表现出最大的容抗弧直径,且电化学阻抗谱拟合后的电荷转移电阻最大,双电层电容最小。结论PANI涂层本身可以在金属表面形成具有屏蔽作用的保护层,但其非致密的形态结构及腐蚀环境下的分子构型变化损害了涂层的腐蚀防护性能。通过功能结构化GO的复合,尤其是在GO分散性最佳的状态下,可有效提高涂层的致密性和抗渗透性,并且可抑制因质子反应导致的分子构型变化对涂层结构的破坏,从而增强涂层的腐蚀防护性能。 展开更多
关键词 聚苯胺涂层 氧化石墨烯 化学改性 耐腐蚀性 电化学阻抗谱 防腐机理
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CoCrAlYTaCSi涂层和ZL101铸铝合金的气蚀性能研究 被引量:3
10
作者 任奕 侯国梁 +2 位作者 张晓亮 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期141-148,共8页
目的对比研究两种材料在RP-3航空煤油和去离子水中的耐气蚀性能,分析材料的气蚀机理以及介质的理化性质对其的影响机制,探讨用去离子水代替航空煤油以便快速筛选航空用耐气蚀材料的可行性。方法采用超音速火焰喷涂技术在铸铝合金(ZL101... 目的对比研究两种材料在RP-3航空煤油和去离子水中的耐气蚀性能,分析材料的气蚀机理以及介质的理化性质对其的影响机制,探讨用去离子水代替航空煤油以便快速筛选航空用耐气蚀材料的可行性。方法采用超音速火焰喷涂技术在铸铝合金(ZL101)表面均匀喷涂CoCrAlYTaCSi涂层。使用X射线衍射仪分析喷涂粉末、涂层和基体材料的物相组成。使用扫描电镜及其自带能谱仪分析材料气蚀前后的形貌以及元素分布。采用纳米压痕仪检测材料的力学性能。使用超声波振动气蚀试验机表征涂层及铸铝合金在航空煤油和去离子水中的气蚀性能。综合考虑两种材料气蚀后的平均侵蚀深度、形貌以及两种液体介质的理化性能,分析相应气蚀机理。结果 CoCrAlYTaCSi涂层主要由AlCo、Al_(80)Cr_(20)、Al_(45)Cr_7等物相组成,且分布均匀;铸铝合金主要由Al和Al_9Si相组成,增强相主要沿晶界分布。涂层的纳米硬度和弹性模量分别约是铸铝的6倍和2倍。气蚀中,铸铝合金晶粒内部的Al最先被损坏,加剧了气蚀进程;而CoCrAlYTaCSi涂层由于物相分布均匀、力学性能优异,所以损坏程度远轻于铸铝合金,在水和航空煤油中的平均侵蚀深度分别仅约为铸铝合金的2%和1%。两种材料在航空煤油中的平均侵蚀深度都比在水中的小。结论 CoCrAlYTaCSi涂层的物相分布均匀,具有较高的致密度、硬度和弹性模量,其在两种介质中均显示出更高的气蚀抵抗力。但材料在两种液体中的气蚀机理并不相同,导致在航空煤油介质中,CoCrAlYTaCSi涂层显示出更加优异的抗气蚀性能。 展开更多
关键词 超音速火焰喷涂 CoCrAlYTaCSi涂层 航空煤油 去离子水 气蚀
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类富勒烯结构对含氢碳膜摩擦学性能的影响
11
作者 裴露露 吉利 +3 位作者 李红轩 刘晓红 周惠娣 陈建敏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期68-75,共8页
目的研究类富勒烯结构含氢碳膜的摩擦学性能及润滑机理。方法采用闭合场非平衡反应磁控溅射技术,通过调节靶电流制备出类富勒烯结构含氢碳膜(FL-C:H)与非晶含氢碳膜(a-C:H)。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜观察薄膜表面与断面的形貌... 目的研究类富勒烯结构含氢碳膜的摩擦学性能及润滑机理。方法采用闭合场非平衡反应磁控溅射技术,通过调节靶电流制备出类富勒烯结构含氢碳膜(FL-C:H)与非晶含氢碳膜(a-C:H)。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜观察薄膜表面与断面的形貌,通过傅里叶红外光谱仪表征了碳膜的碳氢键结构,通过纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损实验评价薄膜的力学及摩擦学性能,通过透射电子显微镜分析磨屑结构,并通过光学显微镜及三维轮廓仪对磨斑及磨痕形貌进行分析。结果类富勒烯结构对薄膜的机械力学性能影响不大,但是对其大载荷下的摩擦学性能有影响。与a-C:H碳膜相比,小载荷下(5 N),FL-C:H碳膜的摩擦系数较高,大载荷下(20 N),FL-C:H碳膜具有较低的摩擦系数(0.03)和磨损率(4.8×10^−8 mm^3/(m·N)),并且其摩擦界面形成了类球状纳米结构颗粒。随着载荷的增加,FL-C:H碳膜的摩擦系数和磨损率先降低,后基本不变,在载荷大于15 N时,摩擦界面形成了类球状纳米结构颗粒。结论类球状纳米结构颗粒的形成能降低薄膜的摩擦系数和磨损率,而FL-C:H碳膜比a-C:H碳膜更易在摩擦界面形成类球状纳米结构颗粒。这种类球状纳米结构的形成还依赖于载荷的大小(大载荷时更易形成),因此类富勒烯碳膜在大载荷下更易保持低的摩擦系数及磨损率。 展开更多
关键词 类富勒烯结构 含氢碳膜 反应磁控溅射 摩擦学性能 类球状纳米结构
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Superior tribological properties of an amorphous carbon film with a graphite-like structure 被引量:1
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作者 Wang Yong-Jun Li Hong-Xuan +4 位作者 Ji Li Liu Xiao-Hong Wu Yan-Xia zhou hui-di Chen Jian-Min 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第1期320-328,共9页
Amorphous carbon films with high sp2 concentrations are deposited by unbalanced magnetron sputtering with a narrow range of substrate bias voltage. Field emission scanning electron microscopes (FESEMs), high resolut... Amorphous carbon films with high sp2 concentrations are deposited by unbalanced magnetron sputtering with a narrow range of substrate bias voltage. Field emission scanning electron microscopes (FESEMs), high resolution transmission electron microscopes (HRTEMs), atomic force microscopes (AFMs), the Raman spectrometers, nano- indentation, and tribometers are subsequently used to characterize the microstructures and the properties of the resulting films. It is found that the present films are dominated by the sp2 sites. However, the films demonstrate a moderate hardness together with a low internal stress. The high hardness of the deposited film originates from the crosslinking of the sp2 clusters by the sp3 sites. The presence of the graphite-like clusters in the film structure may be responsible for the low internal stress. What is more important is that the resulting films show excellent tribological properties with high load capacity and excellent wear resistance in humid atmospheres. The relationship between the microstructure determined by the deposition condition and the film characteristic is discussed in detail. 展开更多
关键词 magnetron sputtering graphite-like carbon film MICROSTRUCTURE performance
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Wear and transfer characteristics of carbon fiber reinforced polymer composites under water lubrication 被引量:1
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作者 JIA Jun-hong CHEN Jian-min +1 位作者 zhou hui-di CHEN Lei 《中国有色金属学会会刊:英文版》 CSCD 2004年第z1期332-340,共9页
The tribological characteristics of carbon fiber reinforced polymer composites under distilled-water-lubricated-sliding and dry-sliding against stainless steel were comparatively investigated. Scanning electron micros... The tribological characteristics of carbon fiber reinforced polymer composites under distilled-water-lubricated-sliding and dry-sliding against stainless steel were comparatively investigated. Scanning electron microscopy (SEM) was utilized to examine composite microstructures and modes of failure. The typical chemical states of elements of the transfer film on the stainless steel were examined with X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Wear testing and SEM analysis show that all the composites hold the lowered friction coefficient and show much better wear resistance under water lubricated sliding against stainless steel than those under dry sliding. The wear of composites is characterized by plastic deformation, scuffing, micro cracking, and spalling under both dry-sliding and water lubricated conditions. Plastic deformation, scuffing, micro cracking, and spalling, however, are significantly abated under water-lubricated condition. XPS analysis conforms that none of the materials produces transfer films on the stainless steel counterface with the type familiar from dry sliding, and the transfer of composites onto the counterpart ring surface is significantly hindered while the oxidation of the stainless steel is speeded under water lubrication. The composites hinder transfer onto the steel surface and the boundary lubricating action of water accounts for the much smaller wear rate under water lubrication compared with that under dry sliding. The easier transfer of the composite onto the counterpart steel surface accounts for the larger wear rate of the polymer composite under dry sliding. 展开更多
关键词 friction and wear transfer film water lubrication carbon fiber polymer composite
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Effect of applied dc bias voltage on composition, chemical bonding and mechanical properties of carbon nitride films prepared by PECVD
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作者 LI Hong-xuan XU Tao +4 位作者 HAO Jun-ying CHEN Jian-min zhou hui-di XUE Qun-ji LIU Hui-wen 《中国有色金属学会会刊:英文版》 CSCD 2004年第z1期222-228,共7页
Carbon nitride films were deposited on Si (100) substrates using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique from CH4 and N2 at different applied dc bias voltage. The microstructure, composition and ch... Carbon nitride films were deposited on Si (100) substrates using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique from CH4 and N2 at different applied dc bias voltage. The microstructure, composition and chemical bonding of the resulting films were characterized by Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD). The mechanical properties such as hardness and elastic modulus of the films were evaluated using nano-indentation. As the results, the Raman spectra, showing the G and D bands, indicate the amorphous structure of the films. XPS and FTIR measurements demonstrate the existence of various carbon-nitride bonds in the films and the hydrogenation of carbon nitride phase. The composition ratio of N to C, the nano-hardness and the elastic modulus of the carbon nitride films increase with increasing dc bias voltage and reach the maximums at a dc bias voltage of 300 V, then they decrease with further increase of the dc bias voltage. Moreover, the XRD analyses indicate that the carbon nitride film contains some polycrystalline C3N4 phase embedded in the amorphous matrix at optimized deposition condition of dc bias voltage of 300 V. 展开更多
关键词 carbon nitride films dc bias voltage mechanical properties chemical vapor deposition
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Tribological behaviors of hydrogenated diamond-like carbon films in different testing environments
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作者 CHEN Jian-min LI Hong-xuan +2 位作者 XU Tao zhou hui-di LIU Hui-wen 《中国有色金属学会会刊:英文版》 CSCD 2004年第z1期341-347,共7页
Hydrogenated diamond-like carbon (DLC) films were deposited on Si substrate using plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) technique with CH4 plus H2 as the feedstock. The tribological properties of the hydrog... Hydrogenated diamond-like carbon (DLC) films were deposited on Si substrate using plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) technique with CH4 plus H2 as the feedstock. The tribological properties of the hydrogenated DLC films were measured on a ball-on-disk tribometer in different testing environments (humid air,dry air, dry O2, dry Ar and dry N2 ) sliding against Si3 N4 balls. The friction surfaces of the films and Si3 N4 balls were observed on a scanning electron microscope (SEM) and investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results show that the tribological properties of the hydrogenated DLC films are strongly dependent on the testing environments. In dry Ar and dry N2 environments, the hydrogenated DLC films provide a superlow friction coefficient of about 0. 008 -0.01 and excellent wear resistance (wear life of above 56 km). In dry air and dry O2, the friction coefficient is increased to 0. 025 - 0.04 and the wear life is decreased to about 30 km. When sliding in moist air, the friction coefficient of the films is further increased to 0. 08 and the wear life is decreased to 10. 4 km. SEM and XPS analyses show that the tribological behaviors appear to rely on the transferred carbon-rich layer processes on the Si3 N4 balls and on the friction-induced oxidation of the films controlled by the nature of the testing environments. 展开更多
关键词 hydrogenated DLC films tribological behaviors testing environments PECVD
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