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《南京理工大学》 2010年
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AZ91镁合金表面类金刚石薄膜的制备、结构及性能研究

吴远方  
【摘要】: 镁合金在交通、通讯和航空航天等领域具有广泛应用,但其硬度低、耐磨性和耐腐蚀性差,在其表面制备一层耐磨损、抗腐蚀的薄膜可增强镁合金的表面性能,抑制镁合金的腐蚀和磨损。类金刚石薄膜具有硬度高、摩擦系数低、抗磨损和耐腐蚀性能好,是理想的功能防护薄膜。本论文采用电弧离子镀技术,纯氩气气氛下,在AZ91镁合金上制备了类金刚石薄膜及钛掺杂类金刚石薄膜。利用扫描电镜、原子力显微镜、Raman光谱以及X射线光电子能谱分析了薄膜的形貌和微观结构,研究了其硬度和弹性模量、摩擦性能、热稳定性以及耐腐蚀性能。 采用电弧离子镀在AZ91镁合金上制备了致密、结合强度高的类金刚石薄膜,脉冲偏压对沉积类金刚石薄膜的形貌和结构有较大影响。在氩气气氛和-100V脉冲偏压下,沉积的类金刚石薄膜内spa键含量最高为33.32%;偏压继续增大,ID/IG值随之增大,薄膜中的sp3杂化键含量减少。 类金刚石薄膜内sp3键含量越高,薄膜的硬度和弹性模量越大,在sp3键含量最高时硬度和弹性模量达到最大分别为28GPa和300GPa。类金刚石薄膜摩擦系数低约0.14左右、磨痕浅,可大幅度提高AZ91镁合金的摩擦磨损性能。其摩擦系数与摩擦条件和沉积参数有关,滑动速度增加,薄膜摩擦系数下降;sp2键含量越大,薄膜的摩擦系数越小。在AZ91镁合金上沉积类金刚石薄膜可将其平衡腐蚀电位由-1.59V提高到-1.53V,掺入钛元素可进一步提高类金刚石薄膜的平衡腐蚀电位,增强镁合金的表面抗腐蚀性。在200-400℃温度范围内,大气环境下退火时类金刚石薄膜微观结构不发生变化;真空退火温度高于500℃时,薄膜内sp3杂化键向sp2杂化键转变,导致类金刚石薄膜石墨化。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.2

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