中科院蘭州化學(xué)物理研究所碳化物陶瓷表面自潤(rùn)滑碳化物衍生碳涂層研究獲重要進(jìn)展

中科院蘭州化學(xué)物理研究所碳化物陶瓷表面自潤(rùn)滑碳化物衍生碳涂層研究獲重要進(jìn)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(xué)領(lǐng)域十分重要的材料，然而它們?cè)诟苫瑒?dòng)條件下都不具備自潤(rùn)滑特性，從而限制了其應(yīng)用。中科院蘭州化學(xué)物理研究所先進(jìn)潤(rùn)滑與防護(hù)材料研發(fā)中心研究人員通過(guò)在碳化硅和鈦硅碳表面制備自潤(rùn)滑碳化物衍生碳(CDC)涂層，從而使這些碳化物在無(wú)潤(rùn)滑的滑動(dòng)條件下亦具有自潤(rùn)滑性。

研究人員通過(guò)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(jié)構(gòu)的CDC涂層，考察了室溫下無(wú)潤(rùn)滑條件下2個(gè)CDC涂層分別與氮化硅對(duì)磨時(shí)的摩擦磨損，并對(duì)2個(gè)CDC涂層的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比。

結(jié)果表明，2個(gè)CDC涂層與氮化硅球?qū)δr(shí)均呈現(xiàn)自潤(rùn)滑。氮化硅球的磨損極低，不能用稱重法和磨斑法測(cè)量。就摩擦系數(shù)、磨損性和磨損轉(zhuǎn)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(yōu)異。碳化硅表面的CDC涂層由納米晶和等軸晶粒的非晶碳構(gòu)成，摩擦學(xué)性能優(yōu)異，其摩擦系數(shù)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(gòu)成，在摩擦界面易發(fā)生塑性流動(dòng)，涂層的磨損較高。

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

(來(lái)源:中科院蘭州化學(xué)物理研究所)