高性能碳基潤滑材料

第一章  緒論 001
第一節(jié)　摩擦學(xué) 002
一、摩擦、磨損與潤滑 002
二、潤滑的科學(xué)意義 005
第二節(jié)　碳基潤滑材料性能表征 006
一、碳基潤滑材料概述 006
二、碳基潤滑材料結(jié)構(gòu)表征 007
三、碳基潤滑材料力學(xué)性能表征 011
四、碳基潤滑材料摩擦學(xué)表征 014
第三節(jié)　小結(jié)與展望 017
參考文獻 017
第二章  富勒烯碳潤滑材料 019
第一節(jié)　富勒烯碳及類富勒烯碳制備方法 020
一、富勒烯碳制備方法 020
二、類富勒烯碳薄膜制備方法 023
第二節(jié)　富勒烯碳和類富勒烯碳形成機制 026
一、富勒烯碳形成機制 026
二、類富勒烯碳形成機制 028
第三節(jié)　富勒烯碳摩擦性能 037
一、富勒烯碳在固-液界面摩擦性能 037
二、富勒烯碳固體潤滑性能 037
第四節(jié)　類富勒烯碳薄膜微觀摩擦學(xué)性能 038
第五節(jié)　類富勒烯碳薄膜機械性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 043
一、類富勒烯碳薄膜機械性能：低應(yīng)力 043
二、類富勒烯碳薄膜機械性能：超彈性 046
三、類富勒烯碳薄膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性  051
第六節(jié)　類富勒烯碳薄膜大氣環(huán)境中超滑性能 061
一、類富勒烯碳薄膜大氣環(huán)境中摩擦性能分析 061
二、不同摩擦對偶下類富勒烯碳薄膜磨損行為分析 063
三、不同環(huán)境濕度下類富勒烯碳薄膜磨損行為分析 065
四、類富勒烯碳薄膜摩擦界面研究：原位形成洋蔥碳  066
第七節(jié)　小結(jié)與展望 075
參考文獻 076
第三章  碳納米管潤滑材料 083
第一節(jié)　碳納米管的制備與表征 084
一、碳納米管結(jié)構(gòu)與制備 084
二、碳納米管Raman特征譜 085
三、碳納米管納米力學(xué)性能 086
第二節(jié)　電化學(xué)沉積制備MWNTs-DLC復(fù)合薄膜及其機械性能 087
一、電化學(xué)沉積MWNTs-DLC薄膜制備方法 087
二、MWNTs-DLC復(fù)合薄膜TEM表征 088
三、MWNTs-DLC復(fù)合薄膜Raman表征 089
四、MWNTs-DLC復(fù)合薄膜XPS表征 090
五、MWNTs-DLC復(fù)合薄膜FTIR表征 091
六、MWNTs-DLC復(fù)合薄膜機械性能研究 092
第三節(jié)　碳納米管潤滑機制 093
一、碳納米管在表面的低黏合力 093
二、碳納米管層間低摩擦 094
三、碳納米管滾動和滑動下低摩擦 095
四、碳納米管排列方式對摩擦的作用 095
五、碳卷曲結(jié)構(gòu)對降低摩擦的作用 097
第四節(jié)　擦涂法制備碳納米管薄膜的低摩擦性能 097
一、碳納米管在不同配副和載荷下低摩擦行為 098
二、碳納米管降低鋼表面磨損 099
三、碳納米管摩擦后形貌特征 101
第五節(jié)　碳納米管/復(fù)合物潤滑材料 103
一、碳納米管/金屬復(fù)合潤滑材料 103
二、碳納米管/陶瓷復(fù)合潤滑材料 104
三、碳納米管/聚合物復(fù)合潤滑材料 105
第六節(jié)　碳納米管潤滑油/脂添加劑 106
一、碳納米管在基礎(chǔ)油中的低摩擦作用 106
二、碳納米管改性對低摩擦的作用 108
三、碳納米管在離子液體中的低摩擦作用 108
參考文獻 110
第四章  金剛石潤滑材料 115
第一節(jié)　金剛石的制備 116
一、金剛石顆粒的制備 117
二、聚晶金剛石的制備 119
三、金剛石薄膜的制備 120
第二節(jié)　金剛石復(fù)合潤滑材料 123
一、金剛石/金屬復(fù)合潤滑材料 123
二、金剛石/陶瓷復(fù)合潤滑材料 125
三、金剛石/聚合物復(fù)合潤滑材料 125
四、金剛石-潤滑油/脂復(fù)合潤滑材料 125
第三節(jié)　含金剛石碳薄膜的制備與潤滑行為 127
一、類富勒烯碳薄膜中引入納米金剛石結(jié)構(gòu) 127
二、含金剛石碳薄膜的化學(xué)氣相沉積制備 129
三、含金剛石碳薄膜的潤滑行為 132
四、含金剛石碳薄膜的潤滑機制 133
第四節(jié)　金剛石的摩擦學(xué)行為 135
一、金剛石宏觀摩擦行為 135
二、金剛石微觀摩擦行為 139
三、金剛石的潤滑機制 140
第五節(jié)　金剛石潤滑材料的應(yīng)用 141
一、切削刀具潤滑薄膜  141
二、拉拔模具潤滑薄膜 142
參考文獻 143
第五章  石墨烯潤滑材料 147
第一節(jié)　石墨烯的結(jié)構(gòu)和制備 148
一、石墨烯的結(jié)構(gòu) 148
二、石墨烯的制備 150
第二節(jié)　石墨烯的性質(zhì)和應(yīng)用 154
一、石墨烯的性質(zhì) 154
二、石墨烯的應(yīng)用 155
第三節(jié)　石墨烯潤滑材料 160
一、石墨烯薄膜的制備方法 161
二、石墨烯薄膜的宏觀摩擦學(xué)性能研究 165
三、氧化石墨烯薄膜的宏觀摩擦學(xué)性能研究 168
第四節(jié)　面向MEMS/NEMS器件的電化學(xué)沉積石墨烯薄膜 171
一、制備與結(jié)構(gòu)表征 171
二、力學(xué)與摩擦學(xué) 174
三、不同退火溫度下氧化石墨烯薄膜的摩擦學(xué)性能研究 178
四、結(jié)論 180
第五節(jié)　氧化石墨烯基組裝薄膜的摩擦學(xué) 181
一、薄膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計 181
二、薄膜結(jié)構(gòu)對摩擦學(xué)性能的影響 182
三、工況條件對摩擦學(xué)性能的影響 186
參考文獻 189
第六章  橡膠軟表面硬質(zhì)碳基薄膜潤滑材料 197
第一節(jié)　橡膠表面碳薄膜概述 199
一、橡膠基底前處理及典型的沉積技術(shù) 199
二、表面形貌及特征 201
三、橡膠/薄膜靈活性和結(jié)合強度 202
四、橡膠表面碳薄膜摩擦學(xué)性能 203
第二節(jié)　等離子體預(yù)處理對橡膠表面碳薄膜結(jié)合力和摩擦學(xué)性能影響 206
一、空氣等離子體預(yù)處理改善橡膠表面碳薄膜結(jié)合強度和耐磨性 207
二、不同等離子體預(yù)處理對橡膠表面碳薄膜結(jié)合力和摩擦學(xué)　　性能影響 214
三、氬等離子體預(yù)處理時間改善膜基結(jié)合力和摩擦學(xué)性能 224
四、氬等離子體預(yù)處理偏壓對薄膜結(jié)合力和摩擦學(xué)性能影響 233
第三節(jié)　中間層對橡膠表面碳薄膜結(jié)合力和摩擦學(xué)性能影響 241
一、有/無Si中間層對橡膠表面薄膜微結(jié)構(gòu)及性能影響 241
二、Si中間層厚度對薄膜微結(jié)構(gòu)及摩擦學(xué)性能影響 256
第四節(jié)　橡膠表面碳薄膜結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化設(shè)計及調(diào)控 267
一、硅元素摻雜量對丁腈橡膠表面碳薄膜微結(jié)構(gòu)和性能影響 267
二、氫含量對丁腈橡膠表面碳薄膜結(jié)構(gòu)和性能影響 283
第五節(jié)　碳薄膜改性丁腈橡膠密封實件臺架及整機考核驗證 290
一、碳薄膜改性密封實件機械性能測試 291
二、碳薄膜改性后密封圈質(zhì)密性測試 292
三、油箱蓄壓器組件液壓強度測試 292
四、油箱蓄壓器組件氣密性試驗 292
五、油箱蓄壓器組件臺架磨合試驗 293
六、碳薄膜改性密封實件整機壽命及可靠性試驗驗證 295
參考文獻 302
第七章  非晶碳薄膜強韌潤滑調(diào)控與應(yīng)用 311
第一節(jié)　非金屬元素摻雜非晶碳薄膜 312
一、硅元素摻雜 313
二、氮元素摻雜 314
三、其他非金屬元素摻雜 315
第二節(jié)　金屬元素摻雜非晶碳薄膜 316
一、強碳金屬元素摻雜 317
二、弱碳金屬元素摻雜 321
第三節(jié)　多元素共摻雜非晶碳薄膜 322
一、強碳/弱碳金屬元素共摻雜 322
二、其他多元素共摻雜 329
第四節(jié)　納米復(fù)合結(jié)構(gòu)非晶碳薄膜 331
一、金屬碳化物納米復(fù)合結(jié)構(gòu) 331
二、納米碳復(fù)合結(jié)構(gòu) 332
三、自適應(yīng)納米復(fù)合結(jié)構(gòu) 335
第五節(jié)　功能梯度結(jié)構(gòu)非晶碳薄膜 335
一、鋼表面功能梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計 336
二、輕質(zhì)合金表面梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計 337
第六節(jié)　多層結(jié)構(gòu)非晶碳薄膜 339
一、微米/亞微米多層結(jié)構(gòu) 340
二、納米/超晶格多層結(jié)構(gòu) 342
第七節(jié)　非晶碳薄膜多尺度耦合應(yīng)用 348
一、表面織構(gòu)與微/納織構(gòu)非晶碳薄膜 348
二、仿生微/納織構(gòu)非晶碳薄膜 351
第八節(jié)　非晶碳薄膜的工業(yè)應(yīng)用 352
一、刀模具領(lǐng)域應(yīng)用 352
二、軸承領(lǐng)域應(yīng)用 358
三、其他領(lǐng)域應(yīng)用 360
四、展望 362
參考文獻 362
第八章  發(fā)動機低摩擦固體潤滑碳薄膜關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 367
第一節(jié)　技術(shù)應(yīng)用背景 368
一、摩擦磨損對發(fā)動機的影響 368
二、發(fā)動機摩擦磨損的研究思路 370
第二節(jié)　低摩擦類富勒烯碳薄膜可控制備 373
一、偏壓的影響 374
二、氣氛的影響 380
三、退火溫度的影響 384
第三節(jié)　低摩擦碳薄膜高結(jié)合力設(shè)計 387
一、單層金屬過渡層設(shè)計 388
二、多層梯度過渡層設(shè)計 390
第四節(jié)　工藝裝備一體化集成 390
一、軸承鋼表面的低溫沉積 390
二、具高功率脈沖離子源的磁控濺射裝置 392
三、陽極場輔磁控濺射鍍膜裝置 393
四、勵磁調(diào)制陽極輔助磁控濺射離子鍍膜系統(tǒng) 394
第五節(jié)　低摩擦碳薄膜應(yīng)用案例 396
一、低摩擦碳薄膜的批量裝備及性能 396
二、臺架試驗驗證 397
三、技術(shù)展望 397
參考文獻 398
索引 400