碳氮基薄膜的制备及腐蚀特性研究任务书
2022-01-05 20:39:03
全文总字数：3837字
1. 1. 毕业设计（论文）的内容、要求、设计方案、规划等
众所周知，碳基薄膜和过渡金属碳氮化物薄膜是很好的水润滑部件表面改性薄膜。非晶氮化碳（a-CNx）薄膜/Si基非氧化物陶瓷摩擦副在水中显示低的摩擦系数（0.01~0.05）和低的磨损率(10-8~10-9 mm3/Nm)[1-3]。若配对材料易于摩擦水合反应，a-CNx薄膜的耐磨性大大提高[2]。然而，无氢碳基薄膜存在高的内应力，易引起碳膜剥落。尽管碳基薄膜在水中显示低摩擦系数和低磨损率，但碳基薄膜结构、试验条件以及抗腐蚀性能对碳基薄膜水润滑特性的影响很大。与碳基薄膜相比，过渡族金属碳氮化物具有硬度、低摩擦、耐腐蚀、低内应力和高韧性等优点。所以过渡金属碳氮化物薄膜（Ti(Si/C)N，Cr(Si/C)N）的改性以及摩擦性能和电化学特性引起广泛关注 [4-8]。然而在具有腐蚀性的溶液中，机械式对磨容易打破钝化膜，而腐蚀又会加速材料退化，如a-SiCxNy:H薄膜在NaCl 1%溶液中的摩擦试验中，更容易出现剥落和起鳞[9]，而304SS不锈钢的硬度在摩擦腐蚀后的硬度显著降低[10]；对磨副的磨损率通常是机械磨损（Vmech）与腐蚀加速磨损（Vchem）的耦合作用[11,12]。所以过渡金属碳氮基薄膜是否具有良好的抗腐蚀性是扩大其应用的关键。
运用磁控溅射的方法制备碳氮基薄膜，制备过程中通过改变SiC靶的功率和三甲基硅烷流量制备了不同元素含量的TiSiCN和CrSiCN薄膜，时间3~4周；运用X射线衍射仪(XRD, Ultima IV, Japan)和 场发射电子扫描显微镜(JEOL-JSM-7001F)分别对薄膜进行物相及微观形貌进行分析。运用电化学工作站研究碳氮基薄膜在液体环境中的电化学特性，探讨腐蚀对薄膜的结构及力学性能引起的退化机理，时间3~5周。同时对测试后的试样进行形貌和力学性能分析，揭示腐蚀对薄膜结构和力学性能变化引起的影响，为其作为抗腐蚀材料的研究提高理论依据，时间3~4周。
2. 参考文献（不低于12篇）
[1] fei zhou, koshi adachi koji kato, sliding friction and wear property of a-c and a-cnx coatings against sic ball in water, thin solid films, 2006, 514(1-2): 231-239.
[2] fei zhou, koshi adachi koji kato, friction and wear properties of a-cnx coatings sliding against ceramic and steel ball in water, diamond related materials, 2005,14(10):1711-1720.
[3] fei zhou, xiaolei wang, koshi adachi，koji kato, influence of normal load and sliding speed on the tribological property of amorphous carbon nitride coatings sliding against si3n4 balls in water, surface coatings technology, 2008, 202(15):3519-3528.
