收藏本站
《西安工业大学》 2015年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

氮化硅球表面类金刚石膜高温摩擦学性能的研究

刘官  
【摘要】:随着氮化硅陶瓷球轴承的广泛应用,对滚动体表面润滑性能的改性变得日益强烈。类金刚石膜(Diamond-like carbon films,简称DLC膜)作为一种综合性能优异的薄膜,在航空航天领域作为固体润滑剂得到了广泛的应用。通过在氮化硅球表面镀一层DLC膜,可有效改善氮化硅陶瓷轴承的摩擦学性能。滚动轴承在运行过程中,轴承的工作温度会高于常温,而DLC膜的结构、润滑性能等都与温度密切相关,因此有必要研究DLC膜在高温工况下的热稳定性及摩擦学性能。本文首先采用非平衡磁控溅射法分别在氮化硅陶瓷球及高速工具钢表面制备了DLC膜,并运用各种仪器和方法对其进行了表征。表征结果显示,所制备的DLC膜表面虽存在小坑,但整体光滑,且具有DLC膜的典型Raman光谱特征和较高硬度。接着,针对轴承在实际工作中所遇到的不同摩擦配副、速度、载荷等问题,运用实验法分别对其进行了研究,研究结果表明;DLC膜能够有效改善Si3N4的脆性大的弱点,并起到减磨作用;随着载荷的增加,Si3N4球表面DLC膜的摩擦系数增大,磨损加重;滑动速度对摩擦副摩擦系数的影响比载荷更加显著,随着速度的增加,摩擦副的平均摩擦系数及磨损都是先增后降;Si3N4球表面DLC膜组成的摩擦副在高速工况下能保持低摩擦和高稳定性。然后,针对轴承工作时温度较高且润滑条件为油润滑的情况,考察了DLC膜在高温干摩擦及高温油润滑条件下的摩擦学性能,研究结果表明:在干摩擦和油润滑条件下,DLC膜在100℃时都具有良好的摩擦学性能;高温油润滑条件下,PFPE油润滑下DLC膜的摩擦学性能优于PAO油润滑;PFPE油润滑条件下,DLC膜在200℃时仍保持较低摩擦及磨损。最后,考虑到DLC膜中存在较大的内应力,采用不同温度对DLC膜进行退火处理,探讨了退火温度对DLC膜热稳定性及摩擦学性能影响,研究表明:退火温度越高,DLC膜拉曼光谱曲线中D峰与G峰的积分强度比值AD/AG越大,DLC膜的石墨化程度越强;400℃退火处理后的DLC膜在常温及100℃时都具有良好的摩擦学性能,分析认为常温下的低摩擦性能主要与DLC膜石墨化及硬度的提高有关,而在高温下的低摩擦性能则主要与具有超低剪切强度的氧化石墨的生成有关。本文开展的DLC膜在不同工况下摩擦学性能及退火后稳定性及摩擦学性能的研究,为DLC膜在轴承滚动体表面的应用提供理论基础,对DLC膜在高温工况条件下的应用具有重要意义。
【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH133.3;TH117.1

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 卓会丹;宋宝玉;古乐;;氮化硅陶瓷表面DLC膜的高温摩擦学性能[J];中国表面工程;2011年04期
2 王金清,任嗣利,杨生荣;全氟聚醚润滑剂及其摩擦学特性研究[J];润滑与密封;2002年02期
3 黄桥;孙红娟;杨勇辉;;氧化石墨的谱学表征及分析[J];无机化学学报;2011年09期
4 杨莉;陈强;张受业;;PECVD法沉积类金刚石膜的结构及其摩擦学性能[J];真空科学与技术学报;2009年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王岩;磁控溅射法制备类金刚石薄膜的结构与性质研究[D];南京理工大学;2006年
2 张海余;HFCVD金刚石膜残余应力的仿真与实验研究[D];南京航空航天大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴兵;张恒华;黄波;高国强;;DLC表面处理对高速钢耐磨性能的影响[J];表面技术;2008年06期
2 李坤明;包亦望;万德田;邱岩;卜晓雪;;压痕法和十字交叉法评价类金刚石硬质涂层的界面结合强度[J];硅酸盐学报;2010年01期
3 谭俊;杜军;;离子束表面工程技术的进展[J];中国表面工程;2012年05期
4 王健全;田欣利;张保国;王朋晓;;表面抛光对工程陶瓷磨削断裂强度的影响规律[J];中国表面工程;2013年03期
5 谭琳;贺斌兴;冯辉霞;;可光降解聚氯乙烯地膜的研制[J];安徽农业科学;2014年27期
6 鲜海洋;彭同江;孙红娟;汪建德;;氧化程度对热剥离石墨烯电化学性能的影响[J];电子元件与材料;2014年10期
7 王斌;张莉;郭志华;胡丽丽;;石墨烯/银纳米复合材料的制备及抗菌性能研究[J];稀有金属材料与工程;2015年01期
8 张勇;张建;黄淑荣;高海丽;王力臻;;氧化石墨的合成工艺优化及电容特性[J];电源技术;2015年04期
9 郑利珊;袁心强;王亚军;李平;;“水墨画”种翡翠的矿物组成[J];宝石和宝石学杂志;2015年03期
10 王倩;时鹏辉;朱少波;李洁冰;ASIF Hussain;李登新;;Analysis of CO_3O_4/ Mildly Oxidized Graphite Oxide(mGO)Nanocomposites of Mild Oxidation Degree for the Removal of Acid Orange 7[J];Journal of Donghua University(English Edition);2015年02期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 李景;聚酯圆筒内表面阻隔DLC薄膜制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 张继成;(类)金刚石薄膜的微细加工、表征及其在ICF靶制备中的应用[D];中国工程物理研究院;2008年
3 李俊阳;空间润滑谐波减速器失效机理及其加速寿命试验方法研究[D];重庆大学;2012年
4 凌晓;碳基薄膜的摩擦学性能及应用研究[D];兰州理工大学;2013年
5 胡爱平;纳米Fe_3O_4/石墨烯电极材料制备及电化学性能研究[D];湖南大学;2013年
6 严石静;石墨烯衍生物及其聚酰亚胺纳米复合膜的制备[D];华南理工大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李坤明;陶瓷薄膜(涂层)材料力学性能评价技术研究[D];中国建筑材料科学研究总院;2010年
2 张伟;铬含量及摩擦条件对掺铬DLC膜摩擦磨损性能的影响[D];中国地质大学(北京);2011年
3 黄国俊;硅/锗掺杂类金刚石薄膜特性研究[D];西安工业大学;2011年
4 魏云;纳米氟硼酸钾润滑添加剂的制备及性能研究[D];兰州理工大学;2010年
5 赵云;硬质合金基体上金刚石涂层沉积条件对其结合性能的影响[D];南京航空航天大学;2011年
6 姜辉;中频非平衡磁控溅射制备DLC膜的工艺研究[D];四川大学;2007年
7 田雷;射频/偏压耦合筒状聚合物内表面DLC膜沉积及阻隔性能研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 毛莉莉;石墨烯-Bi_2MoO_6复合催化剂的合成及其可见光催化活性实验研究[D];南京大学;2012年
9 刘昌龙;CVD金刚石膜残余应力的数值模拟[D];西南交通大学;2012年
10 朱富强;介孔氧化锆及其与纳米碳复合材料的制备及表征[D];青岛大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张铭,何家文;薄膜X射线应力测试三种衍射几何比较[J];兵器材料科学与工程;2001年01期
2 戚学贵,陈则韶,陈莉;CVD金刚石膜制备方法及其应用[J];半导体技术;2001年06期
3 王莎莎;陈兢;栗大超;黄玉波;李志宏;;基于局部基底弯曲法的高灵敏度薄膜应力测试技术[J];半导体学报;2006年06期
4 杜军,何家文;类石墨碳膜的制备及其与类金刚石碳膜的区分[J];中国表面工程;2005年04期
5 代明江,林松盛,侯惠君,朱霞高,李洪武,况敏;用离子源技术制备类金刚石膜研究[J];中国表面工程;2005年05期
6 蔡长龙,王季梅,杭凌侠,严一心,徐均琪;类金刚石薄膜硬度的研究[J];表面技术;2002年03期
7 张敏;程发良;姚海军;;类金刚石膜的性质和制备及应用[J];表面技术;2006年02期
8 程宇航,吴一平,陈建国,乔学亮;类金刚石(DLC)膜的制备技术概况[J];材料导报;1996年02期
9 桑红毅,张维佳,王天民;类金刚石膜的光学及场发射性能研究现状[J];材料导报;2002年07期
10 袁镇海,邓其森,罗广南,谢致薇,郑健红;类金刚石膜的制备、性能和应用[J];材料科学与工程;1994年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王云锋;复合类金刚石薄膜的制备及其摩擦性能研究[D];兰州大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈为兰;光学薄膜应力的研究[D];浙江大学;2008年
2 张传伟;陶瓷球轴承固体润滑涂层制备与承载特性研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 符锡仁;氮化硅陶瓷的性能和应用趋势[J];机械工程材料;1985年02期
2 姜柯;氮化硅陶瓷表面的镀膜方法[J];中外技术情报;1994年08期
3 刘发民,李玉龙,郭伟国,贾德新;氮化硅陶瓷动态损伤性能研究[J];西安建筑科技大学学报;1995年04期
4 ;氮化硅陶瓷及其制备新工艺[J];中国建材;1996年09期
5 刘国玺,赵昆渝,李智东,马秋花,葛伟萍;常压下制备氮化硅陶瓷材料的研究[J];机械工程材料;2004年11期
6 陈宏;穆柏春;郑黎明;;氮化硅微粉制备技术[J];辽宁工学院学报;2006年03期
7 林明星;吕冰海;袁巨龙;邓乾发;孟玲峰;;高精度氮化硅陶瓷球批量加工研磨工艺研究[J];机电工程;2013年02期
8 冯凯萍;吕冰海;邓乾发;袁巨龙;;氮化硅陶瓷球双平面抛光技术[J];轴承;2013年03期
9 周威廉;氮化硅陶瓷轴承[J];机械工程材料;1981年06期
10 胡孝忠;用氮化硅陶瓷刀片进行铣削[J];工具技术;1985年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王蓬;杨植岗;吴振宁;王志头;于燕鹏;黄小峰;;氮化硅中超高氮的检测[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(下)[C];2009年
2 杨柳;李建保;杨晓战;;不同热处理温度对氮化硅陶瓷性能的影响[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
3 程荫芊;黄林恒;汪复兴;;氮化硅陶瓷挺柱抗磨性能的研究[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集(上册)[C];1992年
4 董英鸽;陈树江;张伟儒;;加入纳米氮化硅对氮化硅陶瓷性能与结构影响[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2005学术年会论文专辑[C];2005年
5 杨辉;葛曼珍;江仲华;阚红华;;层状复合增韧氮化硅陶瓷[A];94'全国结构陶瓷、功能陶瓷、金属/陶瓷封接学术会议论文集[C];1994年
6 骆俊廷;张庆;张凯锋;;氮化硅陶瓷超塑拉深成形规律研究[A];2005年全国计算材料、模拟与图像分析学术会议论文集[C];2005年
7 高冬云;王炳磊;苗燕;孙晓玮;;添加稀土氧化物制备多孔氮化硅陶瓷的研究[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年
8 吕鑫;宁晓山;徐伟;陈克新;周和平;;放电等离子烧结氮化硅陶瓷的组织与性能[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
9 王峰;;新颖形貌氮化硅陶瓷材料的合成[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
10 彭萌萌;宁晓山;;氮化硅粉种类对氮化硅陶瓷烧结及热扩散率等性能的影响[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 馨华;氮化硅基陶瓷材料前景看好[N];广东建设报;2000年
2 特约撰稿 张树云;碳化硅陶瓷的制作与应用[N];广东建设报;2004年
3 罗海基;日开发耐高温加钌氮化硅陶瓷[N];中国有色金属报;2003年
4 宋辉;氮化硅基陶瓷材料前景看好[N];中国建设报;2001年
5 施萌;添加氧化镁及稀土氧化物的烧结氮化硅陶瓷[N];中国有色金属报;2002年
6 杨晓占 刘雅政;自增韧氮化硅及其陶瓷轧辊制备技术的研究[N];中国有色金属报;2005年
7 王亚丽;氮化物产业借大飞机项目起飞[N];中国化工报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 孙银宝;氮化硅基多孔透波材料制备及其性能表征[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 庞学满;氮化硅基陶瓷复合材料凝胶注模成型工艺研究[D];天津大学;2008年
3 吴雪峰;激光加热辅助切削氮化硅陶瓷技术的基础研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 刘伟;基于单颗磨粒切削的氮化硅陶瓷精密磨削仿真与实验研究[D];湖南大学;2014年
5 王百年;纳米氮化硅、氮化碳及碳材料的合成方法探索[D];中国科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张亚光;髙性能氮化硅陶瓷粉体研究[D];浙江大学;2015年
2 刘官;氮化硅球表面类金刚石膜高温摩擦学性能的研究[D];西安工业大学;2015年
3 王佳新;氮化硅陶瓷的电火花精加工研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 葛伟萍;合金元素对氮化硅制备的影响与研究[D];昆明理工大学;2003年
5 张向军;自蔓燃氮化硅陶瓷的烧结技术研究[D];南京理工大学;2009年
6 程传兵;多孔氮化硅陶瓷及其涂层材料的研究[D];济南大学;2013年
7 赵洋;氮化硅陶瓷改性与构件精密成型[D];西北工业大学;2007年
8 吕冰海;微型氮化硅陶瓷球研磨工艺的基础研究[D];浙江工业大学;2003年
9 王超登;氮化硅陶瓷某典型零件化学机械抛光工艺实验研究[D];湖南大学;2011年
10 李勇霞;高性能氮化硅的制备及其性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026