低浓度钛掺杂类金刚石薄膜的制备、结构及性能研究

【摘要】：本文通过磁控溅射方法制备了低浓度Ti掺杂DLC薄膜，研究沉积参数对低浓度Ti-DLC薄膜结构和力学性能的影响，并重点分析沉积参数和测试条件对室温大气环境下薄膜的摩擦学行为。相关结果对制备具有高硬度低应力同时具有优异抗磨损性能的薄膜提供理论和技术基础。 1.通过磁控溅射Ti孪生靶，在不同Ar/CH4流量比下制备不同Ti掺杂DLC薄膜。在低浓度Ti掺杂时薄膜具有高硬度、低应力、低摩擦系数和磨损率，证明了薄膜在低浓度掺杂时具有优异的机械性能和摩擦学性能。 2.制备了未掺杂和低浓度Ti掺杂的DLC薄膜，研究了低浓度Ti掺杂对薄膜结构、机械性能和摩擦学性能的影响。结果表明，与未掺杂DLC薄膜相比，低浓度Ti赋予了薄膜优异的机械性能和抗磨损性能。但是当薄膜处在低浓度掺杂水平时，Ti掺杂量几乎不会对薄膜的结构和性能产生影响。 3.考察了基底偏压对低浓度Ti掺杂DLC薄膜结构和性能的影响。结果表明，在一定范围内随着偏压的增加，薄膜中sp2含量增加，薄膜的摩擦学性能能够得到改善。但当其超过一定程度，薄膜的性能反而变差。 4.研究了室温大气环境下薄膜在不同摩擦测试条件(如摩擦载荷、摩擦频率、不同材料和尺寸的对偶球)下的摩擦行为，并初步探索了其摩擦机制。