中科院蘭州化學物理研究所碳化物陶瓷表面自潤滑碳化物衍生碳涂層研究獲重要進展

中科院蘭州化學物理研究所碳化物陶瓷表面自潤滑碳化物衍生碳涂層研究獲重要進展

二元碳化物(如碳化硅、碳化鎢和碳化鈦)和三元碳化物(如鈦硅碳)是摩擦學領域十分重要的材料，然而它們在干滑動條件下都不具備自潤滑特性，從而限制了其應用。中科院蘭州化學物理研究所先進潤滑與防護材料研發中心研究人員通過在碳化硅和鈦硅碳表面制備自潤滑碳化物衍生碳(CDC)涂層，從而使這些碳化物在無潤滑的滑動條件下亦具有自潤滑性。

研究人員通過在1 000℃下氯化5 h，分別在碳化硅和鈦硅碳表面制備了具有不同的微結構的CDC涂層，考察了室溫下無潤滑條件下2個CDC涂層分別與氮化硅對磨時的摩擦磨損，并對2個CDC涂層的摩擦學性能進行了對比。

結果表明，2個CDC涂層與氮化硅球對磨時均呈現自潤滑。氮化硅球的磨損極低，不能用稱重法和磨斑法測量。就摩擦系數、磨損性和磨損轉變的臨界載荷而言，碳化硅表面的CDC涂層比鈦硅碳表面的CDC涂層性能更優異。碳化硅表面的CDC涂層由納米晶和等軸晶粒的非晶碳構成，摩擦學性能優異，其摩擦系數僅為0.08，大約是鈦硅碳表面CDC涂層的40%。鈦硅碳表面的CDC涂層由片狀微晶石墨構成，在摩擦界面易發生塑性流動，涂層的磨損較高。

該研究得到了國家自然科學基金的支持，并在“第18屆材料磨損大會”上交流。研究結果發表在近期出版的《Wear》(2011(271):1 974－1 979)上。

(來源:中科院蘭州化學物理研究所)