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摘要
针对非晶碳基薄膜高内应力和低膜基结合强度的问题，采用闭合场非平衡磁控溅射系统在316L不锈钢基体上制备多层结构掺杂类石墨薄膜(GLC)，探究载荷、摩擦副和介质环境对薄膜摩擦学行为的影响。结果表明，制备得到的多层结构GLC薄膜结构致密均匀，膜基之间没有明显缺陷，且力学性能良好。薄膜在干摩擦条件下的摩擦因数曲线呈明显的三阶段特征，分别对应于轻微的磨粒磨损、薄膜的剥离以及对磨球上碳质转移膜的形成。薄膜的平均摩擦因数随载荷的增加而显著提高，磨损率呈先减小后增大的趋势。相对于ZrO2陶瓷球，Si3N4陶瓷球因其较高的黏着倾向和较大的赫兹接触半径导致其较高的摩擦因数和磨损率。GCr15金属球因其较低的硬度，导致碳质转移膜随金属磨削的剥离而脱落，造成相对较高的摩擦因数和磨损率。相对于室温空气环境下，GLC薄膜在NaCl溶液中由于受到水溶液的冲洗和腐蚀介质Cl-的侵蚀，导致薄膜从基体的快速剥离，造成更高的摩擦因数和磨损率。研究成果可为提高非晶碳基薄膜在不同工作环境下的服役寿命和使用效率提供理论指导。
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