氮和碳等离子体基离子注入铝合金表面氮化铝/类金刚石碳膜改性层的摩擦学特性

摘要：

对铝合金LY12进行等离子体基氮离子注入后再进行原位碳注入,从而在铝合金表面形成氮化铝(AlN)/类金刚石碳膜(DLC)改性层.考察了改性层的硬度及其在不同载荷下的滑动摩擦磨损特性;用X射线光电子能谱仪和小掠射角X射线衍射仪分析了AlN/DLC改性层的成分及相结构;用激光Raman光谱仪分析了表面单一碳层及磨痕的结构.结果表明:AlN/DLC改性层总厚度达800 nm,最表层为厚400 nm的DLC薄膜,过渡层主要由Al4C3、β-C3N4、Al2O3及AlN等组成,注氮层由Al2O3和AlN等组成;表面纳米硬度可达17.4 GPa,比LY12的硬度高近10倍;在低载荷下,改性层的耐磨寿命与LY12合金相比提高了约20倍,摩擦系数降低了3～5倍,耐磨性提高了近170倍;随着滑动载荷的增加,其耐磨寿命和摩擦系数逐渐减小,而高的承载能力得以保持.DLC薄膜的耐磨减摩作用、过渡层及注氮层的支撑作用以及DLC薄膜在摩擦磨损过程中的石墨化作用是摩擦学性能提高的主要原因.

关键词：铝合金、等离子体基离子注入、DLC薄膜、摩擦学性能

所属期刊栏目：21

分类号：TG142.2(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金59771059

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：324-329