掺硅非晶碳薄膜对TC4摩擦磨损性能的影响

作者：王玲; 谭周建; 蔡志霞; 罗叶; 张福勤^*; 张翔^*

来源：粉末冶金材料科学与工程, 2023, 28(01): 83-92.

DOI：10.19976/j.cnki.43-1448/tf.2022095

• 钛合金
• 类金刚石
• 摩擦性能
• 等离子体增强化学气相沉积
• 磁控溅射

利用C2H2和Si靶，通过等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposition,PECVD)和磁控溅射法，在Ti-6Al-4V(TC4)合金表面沉积类金刚石(diamond-likecarbon,DLC)膜层和不同Si含量的Si-DLC膜层。利用拉曼光谱和X射线光电子能谱分析膜层中的键合含量和结构无序性；采用纳米压痕和纳米划痕法测试TC4合金及其膜层试样的力学性能；使用HT-1000高温摩擦磨损测试仪和光学轮廓仪测试TC4合金及其膜层试样的摩擦磨损性能。结果表明：无论是否含Si元素，DLC膜层都能够有效提高TC4基体表面硬度，其中沉积纯DLC膜层后TC4基体的硬度相比无涂层提升了2.4倍，提升率最大；纯DLC和Si的摩尔分数分别为1.79%和3.06%的2种Si-DLC膜层，都可使TC4基体的表面摩擦因数从无涂层的0.64降低至0.1左右，磨损率从无涂层的476.5×10-7 mm3/(N·m)降低至0.5×10-7 mm3/(N·m)左右，表明这3种膜层都有助于提升TC4基体表面的耐磨性能。

• 单位
  中南大学