| 题名 | 氧化铬薄膜的制备及其宽温域摩擦学性能研究 |
| 作者 | 卢小伟 |
| 学位类别 | 理学硕士 |
| 答辩日期 | 2014-05-20 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 李红轩 |
| 关键词 | 氧化铬(Cr2O3)薄膜 电弧离子镀 宽温域 力学性能 摩擦学性能 Chrome oxide (Cr2O3) films Arc ion plating Wide temperature range Mechanical properties Tribological properties |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 中文摘要 | 针对服役于极端高温等苛刻工况下的高新技术装备对宽温域固体自润滑材料的需求，通过电弧离子镀技术制备了氧化铬薄膜，研究了制备工艺对薄膜结构和性能的影响，考查了后续热处理温度及不同沉积温度对薄膜结构和性能的影响，在此基础上总结了氧化铬薄膜的减摩耐磨机理。主要研究结果如下： 1. 氧气流量能够显著影响Cr2O3薄膜的结构和性能。O2流量的升高使薄膜沉积速率升高，表面粗糙化，结构由致密结构转变为柱状晶结构，硬度下降，薄膜耐磨性能下降在低O2流量下，薄膜的硬度达到极大值，同时在室温到800 ℃、拥有良好的减摩耐磨性能，尤其是在800 ℃有着极低的摩擦系数和磨损率。 2. 基于薄膜在高温下良好的摩擦学性能，通过对薄膜进行后续热处理以期进一步改善薄膜在中低温度段的摩擦磨损性能。退火温度对薄膜的形貌和结构有明显的影响，当退火温度从 500 ℃升高到800 ℃时，氧化铬薄膜重结晶趋于完善，结构转变为柱状晶结构。研究发现经700 ℃退火后，薄膜显示了良好的宽温域自润滑性能。 3. 为了进一步拓宽氧化铬薄膜的润滑温度范围，通过优化沉积温度，来提高薄膜与基体的结合强度，实现室温到 1000 ℃范围内的连续润滑。随沉积温度升高，薄膜与基体的结合强度增大；但沉积温度过高，热应力升高导致薄膜与基体结合强度下降。研究发现沉积温度在 200 ℃时，薄膜在宽温域(室温到1000 ℃)内拥有良好的摩擦学性能。 4. 通过对薄膜宽温域摩擦后磨痕的分析，总结氧化铬薄膜宽温域内的摩擦磨损机理为：在低温段，薄膜的磨损主要是以脆性断裂为主；在中温段，薄膜的磨损主要是以粘着磨损；在高温段，氧化铬重结晶，薄膜的磨损主要是以轻微的擦伤和变形为主。 |
| 学科主题 | 材料科学与物理化学 |
| 公开日期 | 2014-11-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/6784]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 卢小伟. 氧化铬薄膜的制备及其宽温域摩擦学性能研究[D]. 中国科学院大学. 2014. |
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