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南京航空航天大学
攻读硕士学位研究生
课题论证报告
姓名陈建云
学号SX1105207
专业机械设计及理论
研究方向薄膜摩擦学指导教师周飞教授
年月日
课题名称：Cr-B-C薄膜的制备及摩擦学特性的研究
1.课题背景
到目前为止，对硬质薄膜的研究已经取得了很多突破性成果。从最早开始研究
的金属氮化物涂层，到后来的金属多元复合涂层和类金刚石涂层，都表现出较高的
硬度，较好的摩擦学性能和抗腐蚀、抗氧化的性能，有些已经广泛应用于工业加工
中。近年来，很多学者发现碳化硼作为硬度仅次于金刚石和立方氮化硼的超硬材料，
也具有很好的应用前景[1]。所以就有了对B-C基薄膜材料的大量研究。
目前，油基润滑系统已经被广泛用于现代机械中的驱动系统。然而在一些特殊
领域，润滑油的泄漏和燃烧易污染自然环境，并损害人类的身体健康。为了解决
我国面临的环境污染和能源浪费等问题，人们提出用水润滑系统来替换油润滑系
统。众所周知，水具有安全无污染、价廉易得、优异的冷却性能等优点，是一种
有着广阔发展前景的润滑介质，而被用于核水电冷却系统、工业水压系统、水泵、食
品加工机械、制药、健康保健和护理设备等领域。但水的沸点低、粘度低、氧化性
强，因此成膜能力差，易造成金属摩擦副的氧化腐蚀和粘着磨损。若在水润滑金
[2]
属部件滑动表面沉积B-C基金属复合涂层，既能利用金属材料的优
良
力学性能，又能利用碳化硼本身的性能，可以满足摩擦部件低摩擦系数和低磨损率的
要求。综上所述，面对保护环境、节约能源和人类健康的重大要求，研究与水润
滑相匹配的低摩擦系数和低磨损的B-C基薄膜材料将具有重大意义。
2.国内外研究现状
碳化硼首先由Joly在1883年成功制备，标记为BC，1934年，Ridgeway建议组
6
成为BC，但至今仍有争议[3]。人们制备碳化硼薄膜的方法也有多种，比如气相沉
4
积法、等离子喷涂法、气相转换法、反应烧结等方法[18-20]。碳化硼由于具有高硬
度、高弹性模量、化学性质稳定、良好的力学稳定性、很低的热膨胀系数等一系列优
良性能，很适合于作为耐磨涂层从而
,
引
起了摩擦学界的重视。
尽管碳化硼获得了广泛的应用，但经过大量研究发现碳化硼也有其缺点，比如
断裂韧性很低、抗氧化能力较差、对金属的稳定性较差[4]。为了进一步改善其性
能，国内外学者们发
现在B-C基的基础上加入过渡族金属元素可以降低薄膜的摩擦系数和磨损量，可以提
高其抗腐蚀和抗氧化的能力。
年，等人用磁控溅射的方法，利用︰陶瓷靶和石墨靶
2010M.D.AbadTiCTiB[5]
2
制备出了元素含量不相同的Ti-B-C薄膜，并发现所制备的Ti-B-C薄膜硬度最高可达
，弹性模量最高为，最大为，32最大为，这说明
30.7GPa216GPaH/E0.142H/E0.617Ti-
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