真空宽载下二硫化钼/碳复合薄膜的超低磨损机制

空间装备正朝着重载、长时间运行的方向发展,对润滑材料的性能要求日益提高。当前二硫化钼(MoS_(2))薄膜主要在真空低载下(<0.5 GPa)服役,因此须发展针对真空宽载(中高载)下服役的二硫化钼复合薄膜。通过非平衡磁控溅射技术制备MoS_(2)/DLC复合薄膜,利用SEM、AFM、XRD、XPS、Raman、TEM、真空摩擦试验机等分析薄膜结构、形貌、摩擦学性能及磨损机制。结果显示:DLC的加入能够改善MoS_(2)柱状结构,使复合薄膜更加致密,并且能够促进薄膜以(002)晶面择优取向生长。复合薄膜在真空宽载(0.73~1.27GPa)下均能保持稳定的低摩擦因数(0.02~0.06)和低磨损率(10-10mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)),与MoS_(2)相比降低了三个数量级。通过对磨屑进行分析,发现复合薄膜在摩擦过程能发生石墨化转变,形成有序的石墨结构以及润滑性能优良的(002)取向的MoS_(2),同时在MoS_(2)催化作用及接触应力诱导下,形成的层间低剪切力的石墨结构及层状的MoS_(2)有利于实现低摩擦因数和低磨损率。非晶碳的加入使得复合薄膜在真空环境下能够保持低摩擦因数和超低磨损率。通过复合结构设计实现了二硫化钼/碳复合薄膜在真空宽载条件下的超低磨损,可为空间超低磨损薄膜的设计、开发和应用提供一定的实验基础和理论指导。

物理气相沉积高熵合金涂层/薄膜性能研究进展

高熵合金多主元素混合会导致高混合熵、严重的晶格畸变、缓慢扩散效应及鸡尾酒效应等,因此表现出迥异的特性,如具有优异的力学性能、热稳定性、耐蚀性、耐磨性、抗氧化性、抗压强度等。将高熵合金的设计理念同表面涂层/薄膜技术相结合制备高熵合金涂层/薄膜,这种薄膜通常展现出同块体高熵合金的相似性能,甚至优于块体高熵合金,在诸多领域具有巨大的应用潜力。重点总结了典型高熵合金涂层/薄膜的的硬度、弹性模量、热稳定性、耐腐蚀性能及耐磨性能的研究进展,并展现了提高高熵合金涂层/薄膜的性能方法及其机理,最后对高熵合金涂层/薄膜的光能吸收涂层、辐射耐受性、生物腐蚀、电子、耐磨性等未来发展方向进行了一定的展望。

氮含量对(BCSiAlCr)N_(x)薄膜结构和耐腐蚀性能的影响

采用直流磁控溅射技术在Si(100)晶片和304不锈钢上沉积了(BCSiAlCr)N_(x)薄膜。采用XRD、XPS、TEM和SEM分别分析了薄膜的成分、晶体结构和形貌。利用电化学工作站测试了薄膜的耐腐蚀性能,包括动电位极化试验、恒电位极化试验以及阻抗试验。结果表明,在3.5%NaCl溶液中HE3薄膜样品具有最低的腐蚀电流密度(I_(corr))0.0311μA/cm^(2)和最高的腐蚀电位-37.557 mV;在0.5 mol/L硫酸溶液耐腐蚀试验中,HE3薄膜样品同样具有最低的腐蚀电流密度和最高的腐蚀电位,表现出最优异的耐腐蚀性能。随着薄膜中氮含量的增多,薄膜非晶程度增加,致密性提高,表面缺陷及孔洞消失,耐腐蚀性能改善。研究结果证明,(BCSiAlCr)N_(x)薄膜在腐蚀防护方面具有潜在的应用前景。

元素掺杂对类金刚石薄膜摩擦学性能的影响

类金刚石碳薄膜具有良好的润滑性能,摩擦界面的磨屑或摩擦层结构影响其摩擦行为。掺杂的类金刚石碳薄膜是一个重要类别,其特征在于在非晶碳结构中结合不同的元素,改善其力学、摩擦学、电化学等性能。报告了不同非金属及金属元素的掺杂对类金刚石碳薄膜性能的影响,讨论了摩擦学性能随其化学组成和微观结构的变化,尽可能获得其间的一般趋势或相关性,并对元素掺杂类金刚石薄膜的发展进行了展望。