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本论文基于代替传统硬铬镀层(HCP)材料,使用等离子增强化学气相沉积技术,通过软硬层交替沉积释放应力的方法得到超厚类金刚石碳基薄膜(diamond-like carbon films,DLC films),对薄膜基本性能进行研究,并在适当情况下借助有限元模拟解释超厚金刚石碳基薄膜的内在机理。主要研究结果如下:(1)制备了掺Si的DLC碳基薄膜,改变Si掺杂含量探索对DLC薄膜的影响。性能测试发现,Si的引入降低了纯DLC薄膜的表面颗粒的大小,降低了内应力。改变掺入DLC薄膜中的Si含量的多少,可以有效降低DLC薄膜的摩擦系数。摩擦实验中,不同Si含量表现出不同的湿度敏感性。(2)成功在不锈钢、Al合金和Cu合金基底上沉积得到厚度约5.5μm~28.3μm的超厚(Six-DLC/Siy-DLC)n薄膜,对各类合金上超厚DLC薄膜基本性能的表征结果发现,随着薄膜厚度的增加,基底与薄膜不相容造成的应力影响了薄膜硬度与结合力的变化。另外,不锈钢、Al合金和Cu合金与碳的晶格匹配、热膨胀系数差距依次变大,造成应力分布不均,同时由于硬度梯度大造成摩擦过程中产生较大的表面变形,导致摩擦系数的升高;有限元模拟了在不同基底上沉积的超厚(Six-DLC/Siy-DLC)n薄膜在受外力时的应力分布,发现基底材料会影响膜基界面与异质界面处的应力,进而影响薄膜的失效,导致不同基底上沉积的超厚DLC碳基薄膜磨损率差异。(3)研究了超厚(Six-DLC/Siy-DLC)n/DLC薄膜多层结构优化后,薄膜的性能的变化差异与影响。研究结果表明,调制周期大于1.70μm,(Six-DLC/Siy-DLC)n/DLC薄膜结构发生改变;随调制周期的减小,较薄的单层不仅削弱了原子的运动,而且加速了沉积过程中的“热尖峰”效应,达到降低内应力的目的。对大气和水环境中摩擦学性能探索发现:大气条件下,随着调制周期的增加,超厚DLC薄膜的跑合期逐渐缩短,摩擦系数均降低至约0.05;调制周期1.14μm的薄膜表现出最低的磨损率。水环境中顶层纯DLC层失效后超厚DLC薄膜摩擦系数升高至约0.13,磨损率随着调制周期的增加而增加。调制比例对(Six-DLC/Siy-DLC)n/DLC薄膜力学性能有显著影响;随着Six-DLC层占比增加,薄膜内应力渐降低,结合力升高,硬度逐渐降低。低载下摩擦系数最低可达0.03,磨损率与顶层纯DLC层的硬度正相关。高载下转移膜的剥落和SiO2磨屑造成摩擦系数的波动和升高,磨损率与超厚DLC薄膜硬度正相关。