Ti表面高承载摩擦学SiC薄膜的研究.pdfVIP

第 2期 机 械 设 计 与制 造 2011年 2月 Machinery Design Manufacture l77 文章编号 ：1001—3997(2011)02—0177—03 Ti表面高承载摩擦学SiC薄膜的研究术 郝欣妮 许晓静 陈 丹 于春杭 邵红红 程晓农 (江苏大学 先进成形技术研究所，镇江 212013) AnInvestigationontribologicalSiC fj1msontitanium underhighloads HAOXin-ni，XUXiao-jing，CHENDan，YUChun—hang，SHAOHong—hong，CHENGXiao—nong (InstituteofAdvancedFormingTechnology，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China) ； 摘【 要】采用室温磁控溅射技术在金属钛表面制备出碳化硅(Sic)薄膜。研究了SiC薄膜的组织结构、 ；纳米压痕行为和摩擦磨掼 生『能。实验结果表明：SiC薄膜呈非晶态，含有较多Si—C键；膜一基间结合很好，具 l有明显的且呈梯度的相互元素扩散；薄膜的硬度(}{)为12．1GPa，杨氏弹性模量(E)为166．2GPa，硬度与弹性 }模量比值 fH／E)为0．073；在以氮化硅球为对摩件，初始Hertzian接触应力约为685～930MPa的室温 lKokubo人体模拟体液条件下，其磨损速率在 10mm3N／m级，摩擦系数约为0．215，且不出现薄膜的破裂及 剥落现象。分析表明，该薄膜在高载荷下仍具有很好的摩擦磨损性能，其原因是薄膜具有高的韧性和很好的 ；界面结合；高的韧性与H及H／E相对较低有关，而好的界面结合与膜一基间弹性模量的差值较小有关。 ； 关键词：SiC薄膜：磁控溅射；摩擦磨损性能；承载能力；模拟体液 } A【bstract】Themicrostructure，nano—indentationandfriction／wearpropertiesofSiCfilmsdeposited lontitanium (TA2)substrateusingmagnetronsputteringatroomtemperaturewereinvestigated．Theresults }shothattheSiCfilmsweream。rph。Msandc。ntnined 以amountsofSi—Cbonds．Theinterfaceadhesi。n lWaSexcellent，withlrageandgradualelementdfifusions．Thefilm~displayednlowerhardness(12．1GPa)，0 ；z。er，n。dufMs(166．2GPa)and。f。zerrati。ofhardness—f。一，nodMfs“(0．073)．AsslidingagainstSi3N4 一 ；c0凡nitride)at theinitialHertzianpressureofapproximately685-930MPaat room temperatureunder lKokubosimulationbo fluid (SBF)condition,thefilmsexhibitedthefrictioncoefficientofabout0．215and ≥ especialwealrateofabout10_5mm3／Nmtogetherwithnointerfacedelaminatingandfilmcracking． e lgoodwear—resistanceWaSowingtothehightoughnessofthefilmsandthegoodinterfacebonding．Thehigh ；toughness correlatedwiththelowerhardnessandthelowerratioofhardness—to—modulus．Thegoodin一 }terf~ebondingwascorrelatedwiththegood