不同金属基材上类金刚石薄膜的摩擦特性

针对类金刚石(DLC)薄膜在精密机械零件中的应用,研究了在常温条件下沉积高界面强度的DLC薄膜的技术,以提高DLC薄膜与金属基材之间的结合强度。通过在基材与薄膜之间沉积加入a-Si∶H中间过渡层,研究了在不同金属基材上DLC薄膜的结合强度。采用Ball-on-Disk方法评价了薄膜的摩擦特性并测定其摩擦系数、疲劳破坏寿命和磨耗。实验结果表明:在薄膜与金属基材之间加入a-Si∶H过渡层后,界面的结合(键合)强度得到了明显的改善,在金属基材上沉积的DLC薄膜在磨耗过程中被完全磨穿而没有发生剥离。实验显示,在自制的化学气相沉积RF-DCCVD装置上沉积的DLC薄膜的最大沉积厚度是3.3μm;在1μm厚度的薄膜上施加2.94N的负荷(点载荷),其疲劳破坏寿命达到了70万循环;DLC薄膜与SiC,Si3N4,SUS304和SUJ2材料之间的摩擦系数为0.1～0.15。得到的结果验证了薄膜与金属间的结合强度和摩擦特性能够满足精密机械零件的使用要求。

空气源热泵直接地板辐射供暖运行模式实验研究

对采用数码涡旋空气源热泵的直接地板辐射供暖系统的供暖性能进行了实验研究。分别测量了在连续和间歇运行模式下的室内温度、围护结构表面温度、地板表面温度和电能消耗量。引入操作温度的概念对两种运行模式下的热舒适性和能耗情况进行了分析比较。实验结果表明,连续供暖运行模式是一种理想的供暖运行模式,但其电能消耗量较大;对于一些特定住宅采用间歇供暖运行模式不仅能够较好地满足热舒适性要求,而且具有显著的节能效果。

空气源热泵直接地板辐射供暖系统实验研究

建立了以制冷剂为热媒的空气源热泵直接地板辐射供暖系统实验平台,对空气源热泵运行特性、供暖效果及影响因素、经济性进行了实验研究和分析。结果表明,地板盘管进出口温度、进出口温差均比较稳定;在郑州地区冬季条件下,地板辐射供暖地表温度达到26.5℃,室内温度维持在21.8℃,完全满足室内供暖设计要求;空气源热泵直接地板辐射供暖预热时间短,约为80min;建筑围护结构的保温性能、窗墙比、地板盘管的管间距等是影响地板辐射供暖的重要因素;空气源热泵直接地板辐射供暖系统具有较好的经济效益和环保效益。

类陨石坑表面类金刚石薄膜的制备及摩擦特性

为了提高DLC（Diamond-like Carbon）类金刚石薄膜与SAE1060碳素钢基材的结合强度,以延长发动机活塞环的使用寿命,研制了一种带有复合阳极的RF-DCCVD双电源化学气相沉积设备.利用锯齿结构的辅助阳极产生尖端放电,制备了具有微米类陨石坑非连续结构的DLC薄膜,并利用Ball-on-Disk摩擦评价试验机评价了薄膜的摩擦特性.着重研究了极间距S-T对薄膜表面类陨石坑密度的影响;最后利用拉曼光谱仪分析了薄膜结构和成分.结果表明：在同样的电压下,类陨石坑的密度随着电极间距的增加而减小,最佳电极间距S-T为40～60 mm,此时不仅具有比较适中的类陨石坑密度,对DLC薄膜的摩擦特性影响不大,而且具有较强的界面结合强度.当S-T为50 mm,施加载荷为3N时,薄膜的破坏寿命达到了130万循环,比光滑表面的薄膜延长了30万循环.得到的结果显示微米类陨石坑非连续结构能够有效地释放膜内的残余压缩应力,延长SAE1060碳素钢基材上沉积类金刚石薄膜的使用寿命.

射频磁控溅射法沉积SiC-Al薄膜的摩擦特性

利用射频法非平衡磁控溅射设备在钛合金板上沉积了非晶态SiC-Al薄膜。为了降低薄膜的摩擦系数,在薄膜中添加Al原子,同时Al也被选择为中间过渡材料来提高界面结合强度和防止界面氧化。研究结果表明：薄膜摩擦系数随着Al原子含量的增加而先减后增,并在Al含量为0.97%时达到最小值。SiC-Al薄膜对SiC和Al2O3陶瓷材料的摩擦系数比对不锈钢材料的摩擦系数低,但它与SUJ2轴承钢之间的摩擦系数最低,在0.04~0.07之间。当把Al作为中间过渡材料时,SiC-Al薄膜的破坏寿命达到了20000循环以上,明显改善了薄膜的界面结合强度;当Al中间过渡层的厚度超过0.2μm以上时,薄膜破坏表现为磨损而不发生剥离现象。另外,薄膜的耐磨强度随着Al含量的增加有所增强。

表面织构改善摩擦特性的研究进展

介绍了凸包形、凹坑形及凹痕形等表面织构形貌,并对表面织构的几种加工技术进行对比。通过分析表面织构在工业方面的应用实例,阐述了表面织构在不同润滑状态条件下的减摩理论:附加流体动压效应理论、二次润滑理论和俘获磨屑颗粒理论。重点讨论了织构形貌、面积密度、纹理尺寸和深径比及分布形式等参数对摩擦特性的影响。同时运行条件和润滑状态对摩擦特性也起主要作用,但并非所有的表面织构都可以改善摩擦学特性,只有具有合适参数的表面织构在合适的运行条件和润滑状态下才可以显著改善摩擦学特性。总结了表面织构与涂层技术相结合、混合表面织构两种未来表面织构的研究方向,指出表面织构还需进一步深入研究的方面。