复合材料学报

作者：张岩, 张广玉, 李隆球, 肖万伸,

关键词：类金刚石, 磨损率, 分子动力学, 磨损模型, 摩擦力,

为了研究类金刚石（Diamond-like carbon，DLC）薄膜的表面摩擦机制及磨损规律，首先通过对晶体碳高温熔化和快速淬火的方式，使用分子动力学模拟制备出DLC薄膜，然后利用半球形压头对薄膜表面进行摩擦刻划。制备得到的DLC薄膜密度为2.72 g·cm^-3，碳原子sp²、sp³杂化比例分别为37.1%和60.4%。摩擦结果表明，较低压力载荷下磨损率随着载荷力增加而线性增加，与宏观Archard模型一致；摩擦速度的不同会导致材料被加工表面应力分布及切削深度不同，造成磨损率随着摩擦速度的增加而下降，与实验结果相符；当薄膜含有Si原子夹杂且原子含量从0%增加至25%时，磨损率则先上升后下降。最后建立在压头固定载荷为50 nN下描述摩擦速度、材料夹杂含量与磨损率三者关系的磨损模型，建立的磨损模型与仿真模拟相对误差在10%以内；利用模型得到在压头的载荷和摩擦速度不变时，薄膜磨损率最小值对应的Si夹杂含量为7.2%，这一模型为工程在线预测夹杂含量提供了较简单方便的手段。

来源：2018年第6期

《复合材料学报》期刊编辑部

查看复合材料学报杂志2018年第6期