Si含量对AZ31镁合金表面类金刚石薄膜机械性能影响

作者：尹雨晴; 杨利; 刘梦楠; 陈东旭^*; 王亚男; 周艳文

来源：辽宁科技大学学报, 2020, 43(04): 251-258.

DOI：10.13988/j.ustl.2020.04.003

• AZ31镁合金
• 类金刚石薄膜
• 化学气相沉积
• Si含量
• 机械性能

利用等离子体增强化学气相沉积技术,在AZ31镁合金表面制备不同掺Si量的类金刚石(DLC)薄膜。利用Raman光谱对DLC薄膜的成分进行表征;利用原子力显微镜对DLC薄膜的表面形态及粗糙度进行表征;利用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机及划痕仪,对DLC薄膜的机械性能进行检测;利用超景深显微镜对DLC薄膜的磨损形貌与划痕形貌进行观测,并探讨了Si含量对DLC薄膜结构及机械性能的影响规律和影响机制。结果表明,随着DLC薄膜中Si含量的增加,G峰半高宽越来越大,从145 cm-1增加至166 cm-1。ID/OC的比值越来越小,由1.83减小至0.69。Si的掺入会减小DLC薄膜中sp2团簇尺寸,并获得更多的sp3键合结构,进而使DLC薄膜无序度升高,膜层性能发生改变。当掺Si量为15%时,薄膜粗糙度最大,达到0.8 nm。随着Si元素加入量的增多,DLC薄膜的硬度和模量均增大。薄膜与基体的结合力出现了先增大后减小的趋势。当Si含量为2%时,薄膜的结合力最大,达到9.5 N,薄膜的磨痕深度较浅,耐磨性能最佳。

• 单位
  辽宁科技大学