1016 / 2023-02-08 18:39:29

类金刚石涂层的结构调控与摩擦学行为

采用先进表面强化涂层与技术，是克服材料本征缺陷、提高性能极限，并满足其在苛刻工况下的耐磨、润滑等性能要求，延长其服役寿命和可靠性的有效途径。以类金刚石（DLC）为代表的碳基涂层，具有高硬度、低摩擦、耐磨损、耐腐蚀等特性优势，作为金属表面最理想改性新材料，已成为备受关注的研究热点之一。然而，DLC涂层存在残余应力大、摩擦环境依赖性大等关键技术瓶颈，以及DLC涂层结构的复杂性导致关键成分-结构-性能等设计和细节深入研究不够，基础理论弱。因此，我们采用理论计算和实验相结合，在涂层的设计制备、表/界面结构调控、性能表征等方面，开展了系统研究工作：1）建立了常用金属掺杂元素与碳原子间的“成键特征元素周期表”，从成键特征和畸变结构角度，揭示了应力降低差异的本质原因；2）通过“材料基因组”多元复合结构设计优化，结合装备升级改造，实现了多元掺杂DLC涂层的高通量、高质量可控制备，突破单一掺杂导致综合性能不足的技术缺陷，促进成果转化应用；3）通过反应分子动力学模拟，揭示了不同结构DLC涂层在干摩擦、油润滑条件下的摩擦润滑机理，为实验提供理论依据，并通过涂层和润滑油结构优化，实现了超低摩擦。