高性能碳基潤滑材料

第一章  緒論 001
第一節(jié)　摩擦學 002
一、摩擦、磨損與潤滑 002
二、潤滑的科學意義 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、碳基潤滑材料結構表征 007
三、碳基潤滑材料力學性能表征 011
四、碳基潤滑材料摩擦學表征 014
第三節(jié)　小結與展望 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性能 038
第五節(jié)　類富勒烯碳薄膜機械性能和結構穩(wěn)定性 043
一、類富勒烯碳薄膜機械性能：低應力 043
二、類富勒烯碳薄膜機械性能：超彈性 046
三、類富勒烯碳薄膜結構穩(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、碳納米管結構與制備 084
二、碳納米管Raman特征譜 085
三、碳納米管納米力學性能 086
第二節(jié)　電化學沉積制備MWNTs-DLC復合薄膜及其機械性能 087
一、電化學沉積MWNTs-DLC薄膜制備方法 087
二、MWNTs-DLC復合薄膜TEM表征 088
三、MWNTs-DLC復合薄膜Raman表征 089
四、MWNTs-DLC復合薄膜XPS表征 090
五、MWNTs-DLC復合薄膜FTIR表征 091
六、MWNTs-DLC復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、碳卷曲結構對降低摩擦的作用 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/復合物潤滑材料 103
一、碳納米管/金屬復合潤滑材料 103
二、碳納米管/陶瓷復合潤滑材料 104
三、碳納米管/聚合物復合潤滑材料 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)　金剛石復合潤滑材料 123
一、金剛石/金屬復合潤滑材料 123
二、金剛石/陶瓷復合潤滑材料 125
三、金剛石/聚合物復合潤滑材料 125
四、金剛石-潤滑油/脂復合潤滑材料 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構 127
二、含金剛石碳薄膜的化學氣相沉積制備 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)　石墨烯的結構和制備 148
一、石墨烯的結構 148
二、石墨烯的制備 150
第二節(jié)　石墨烯的性質(zhì)和應用 154
一、石墨烯的性質(zhì) 154
二、石墨烯的應用 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性能研究 165
三、氧化石墨烯薄膜的宏觀摩擦學性能研究 168
第四節(jié)　面向MEMS/NEMS器件的電化學沉積石墨烯薄膜 171
一、制備與結構表征 171
二、力學與摩擦學 174
三、不同退火溫度下氧化石墨烯薄膜的摩擦學性能研究 178
四、結論 180
第五節(jié)　氧化石墨烯基組裝薄膜的摩擦學 181
一、薄膜的結構設計 181
二、薄膜結構對摩擦學性能的影響 182
三、工況條件對摩擦學性能的影響 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 199
二、表面形貌及特征 201
三、橡膠/薄膜靈活性和結合強度 202
四、橡膠表面碳薄膜摩擦學性能 203
第二節(jié)　等離子體預處理對橡膠表面碳薄膜結合力和摩擦學性能影響 206
一、空氣等離子體預處理改善橡膠表面碳薄膜結合強度和耐磨性 207
二、不同等離子體預處理對橡膠表面碳薄膜結合力和摩擦學　　性能影響 214
三、氬等離子體預處理時間改善膜基結合力和摩擦學性能 224
四、氬等離子體預處理偏壓對薄膜結合力和摩擦學性能影響 233
第三節(jié)　中間層對橡膠表面碳薄膜結合力和摩擦學性能影響 241
一、有/無Si中間層對橡膠表面薄膜微結構及性能影響 241
二、Si中間層厚度對薄膜微結構及摩擦學性能影響 256
第四節(jié)　橡膠表面碳薄膜結構性能優(yōu)化設計及調(diào)控 267
一、硅元素摻雜量對丁腈橡膠表面碳薄膜微結構和性能影響 267
二、氫含量對丁腈橡膠表面碳薄膜結構和性能影響 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)　納米復合結構非晶碳薄膜 331
一、金屬碳化物納米復合結構 331
二、納米碳復合結構 332
三、自適應納米復合結構 335
第五節(jié)　功能梯度結構非晶碳薄膜 335
一、鋼表面功能梯度結構設計 336
二、輕質(zhì)合金表面梯度結構設計 337
第六節(jié)　多層結構非晶碳薄膜 339
一、微米/亞微米多層結構 340
二、納米/超晶格多層結構 342
第七節(jié)　非晶碳薄膜多尺度耦合應用 348
一、表面織構與微/納織構非晶碳薄膜 348
二、仿生微/納織構非晶碳薄膜 351
第八節(jié)　非晶碳薄膜的工業(yè)應用 352
一、刀模具領域應用 352
二、軸承領域應用 358
三、其他領域應用 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鍵技術及應用 367
第一節(jié)　技術應用背景 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)　低摩擦碳薄膜高結合力設計 387
一、單層金屬過渡層設計 388
二、多層梯度過渡層設計 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、技術展望 397
參考文獻 398
索引 400