非晶含氢碳薄膜摩擦与抗擦伤性能的实验研究

用射频等离子体增强化学气相沉积法在钛合金表面制备了非晶含氢碳 (a- C∶ H)薄膜 ,利用原子力显微镜、纳米力学探针、划痕仪以及滑动摩擦和微动摩擦试验仪器等研究了其表面形貌、粗糙度、硬度和摩擦性能 ,分析了薄膜的表面粗糙度、硬度及载荷对摩擦系数的影响 .结果表明 :随着薄膜厚度的增加 ,硬度略有提高 ,划痕临界载荷明显提高 ,而表面粗糙度先增加后降低 ,最后趋于稳定 ;室温空气中的滑动摩擦系数随硬度的增大以及表面粗糙度和载荷的减小而降低 ;在微动摩擦试验中 ,随相对湿度增加 ,摩擦系数降低 ,这有利于其在体液环境中的应用 ;薄膜具有良好的耐磨性能 ,经 5 0 0

表面纳米化对低碳钢摩擦磨损性能的影响

用表面机械研磨对低碳钢板材进行 面处理、经 Ｘ射线衍射及透射电镜分忻表明，处理后的样品上已形成了纳米结构表层．用往复式摩擦实验机研究了处理后样品的摩擦磨损性能．结果表明其磨擦系数较未处理样品明显降低，其磨损量在低载荷及中等载荷作用下也较未处理样品降低．磨痕形貌的扫描电镜观察表明、表面纳米化能减弱低碳钢的疲劳磨损效应，提高材料的摩擦磨损性能．

类金刚石薄膜的表面纳米划擦性能评价

用射频等离子体增强化学气相沉积在钛合金表面制备了类金刚石薄膜，利用纳米压入仪及其附件研究了薄膜与纳米划擦有关的力学性能．结果表明：随薄膜厚度的增加，其硬度略有增加，但增幅较小，弹性模量没有明显的相应规律；薄膜在划擦过程中，随载荷增加，先后经历薄膜变形、薄膜与基体共同变形及薄膜剥离三个阶段；在薄膜变形阶段，划擦对薄膜的损害较小；当压头进入薄膜一定深度后，划擦后薄膜与基体的变形不同步，造成薄膜沿划痕向两边形成整齐排列的小裂纹，呈鱼骨状；达到临界载荷值时，薄膜在界面处发生脆性剥落；随膜厚增加，薄膜的临界载荷增大，因其残余应力的相应增大而发生大面积脆性剥落．

生物医用类金刚石薄膜的力学性能评价

用射频等离子体增强化学气相沉积在钛合金表面制备类金刚石薄膜 ,利用原子力显微镜、纳米力学探针、划痕仪、滑动摩擦和微动摩擦等研究了涂层的表面形貌和力学性能。结果表明 :随涂层厚度的增加 ,表面粗糙度先增后降 ,最后趋于稳定 ,硬度和划痕临界载荷提高 ,室温空气条件下的滑动摩擦系数减小 ;对于确定的膜厚 ,随相对湿度增加 ,摩擦系数降低 。

类金刚石碳膜在纳米划擦过程中的弹-塑性变形及断裂机制分析

利用纳米划痕仪研究了Ｔｉ合金表面类金刚石薄膜在划擦过程中的弹塑性变形和裂纹形成微观机制．结果表明：试样在划擦过程经历了薄膜变形、薄膜与基体共同变形和薄膜剥离３个阶段，对应的Ｐ—Ｄ曲线分别在划擦前后无变化、出现分离和急剧变化．在第三阶段中塑性变形量超过弹性变形量，在薄膜内部产生裂纹，薄膜与基体变形恢复不同步，薄膜发生剥落．因此，提高薄膜划擦抗力的有效途径是增强膜基的结合强度和提高薄膜的断裂韧性．

多相材料传热微结构的多目标优化设计

提出基于散热弱度的材料微结构热传导性能的预测方法,分别从理论和数值上验证该方法与均匀化方法的等效性;推导出微结构等效热传导系数的灵敏度计算格式,建立传热微结构拓扑优化的数学模型.以二维、三维多相材料等效热传导系数的加权组合为目标,采用凸规划对偶优化算法和二次型周长约束进行材料微结构的设计和材料分布的棋盘格控制.数值算例表明基于散热弱度的传热材料微结构设计是可行、有效的,可以为实际的材料设计提供依据.

类金刚石碳膜的纳米划擦行为及其加载-卸载效应

用射频等离子体增强化学气相沉积方法在硅片上制备了类金刚石碳膜．利用纳米压入仪的划痕附件研究了薄膜的纳米划擦行为．结果表明：在划擦过程中，随载荷增加，薄膜先后经历弹性变形、弹塑性变形、加载开裂及卸载剥离三个阶段．在连续加载直至薄膜开裂的过程中薄膜未发生剥落，卸载后薄膜与基体变形恢复不同步，发生薄膜从基体上的脆性肃落．纳米划擦实验不仅能在加载阶段获得表证薄膜内聚强度的临界载荷．而且能检测卸载过程中薄膜附着抗力有关的临界载荷．是评价类金刚石薄膜划擦抗力的有效手段之一。