第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

115 / 2020-09-18 10:24:43

载荷、转速对复合a-C:H基超润滑薄膜对摩擦学性能影响

超润滑、摩擦学性能、载荷、转速

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摘要：随着我国航天工业的不断发展，对空间活动机构提出了高稳定性、低振动噪音、超高精度等要求。活动机构这些功能的实现，有赖于优异的润滑方式。其中a-C:H因其工程适用性而受到特别关注。采用磁控溅射法，基于a-C:H薄膜设计生产的超润滑薄膜在保证超润滑的条件下，大大提高了其摩擦寿命。为了进一步优化其性能，本研究采用真空球盘摩擦试验机对薄膜的摩擦学性能进行了测试；用表面轮廓仪和扫描电子显微镜（SEM）测量、观测了其在不同工况下的磨损形貌，计算磨损率。结果表明：1.稳定阶段平均摩擦系数和最大摩擦系数均随载荷增大而增大；摩擦寿命随载荷增大而减小。薄膜在2N法向载荷下，摩擦寿命达80万转，平均CoF值为0.0018，在5N法向载荷下，摩擦寿命为1.7万转，平均CoF值为0.0035。摩擦学性能整体和载荷呈负相关。2.载荷存在极限值，超过极限值后大多无法进入超润滑阶段（CoF<0.01）,少数样品即使进入超润滑区间寿命也极短（转数小于1000转）。3.转速对摩擦系数影响显著，推断可能存在最佳转速区间，区间值随薄膜制备工艺不同而发生变化。4.薄膜进入超润滑区间需要一定对转速，转速过低摩擦系数无法进入超润滑区间（薄膜在1r/min的工况下，无法进入超润滑区间；在100r/min工况下，均可进入超润滑区间）。