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类金刚石(DLC)薄膜是一种新型的润滑材料,具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨性和良好的化学稳定性等优异性能,有望满足苛刻工况条件下的应用要求。但其自身存在一些缺陷(如较高的内应力、摩擦学性能对环境依赖性等)限制了它在实际中的应用。研究表明,纳米复合DLC薄膜具有较高的强度和韧性,而且在多种环境中的摩擦学性能优异,这为解决上述问题提供了思路。因此,本论文通过射频磁控溅射技术制备了Si单元掺杂、Si-Ag及Si-Cu双元掺杂DLC薄膜,考察了掺杂元素及其含量对薄膜的化学组成、微结构以及力学性能的影响,重点研究了不同类型掺杂的DLC薄膜的摩擦学性能,并探讨相关机理。主要成果如下:(1)通过射频磁控溅射镀膜技术制备一系列不同Si含量的DLC复合薄膜。研究Si含量对薄膜组成、微观结构、力学及模拟酸雨中摩擦学性能的影响。结果表明,随着Si含量的增加,薄膜中sp3C含量增加。在含量为8.33 at.%时,有Si C形成,薄膜的硬度最高。此类薄膜在酸雨中具有优异的摩擦学性能,而且在低载、低速及短时间滑动条件下,摩擦界面处就能生成硅酸润滑相。(2)考察Si及Ag元素共掺对DLC薄膜结构与性能的影响。结果表明,掺杂的Si元素主要以Si-Si键、Si-C键和Si-O键存在;Ag元素在薄膜中以金属相形式存在。当Si含量为8.24 at.%时,薄膜在大气中表现出良好的摩擦学行为,这与薄膜的较高硬度、高H3/E2及H/E的比值有关。此外,该薄膜在大气、Ar、O2气中摩擦系数变化很小,这表明双元素掺杂有利于降低薄膜摩擦学行为对不同气氛的敏感性。(3)比较单掺Si/DLC薄膜及Si(Ag)/DLC薄膜在大气环境下的摩擦学性能以及耐腐蚀性能,可以发现,Si-Ag双元掺杂DLC薄膜具有更优异的摩擦学性能以及良好的耐腐蚀性能。(4)考察Si及Cu元素共掺对DLC薄膜结构与力学性能的影响。结果表明,Cu元素在薄膜中主要以金属相以及小部分的氧化铜形式存在;Si元素主要以Si-Si键、Si-C键和Si-O键存在。Cu含量为1.95 at.%的薄膜(A2薄膜)具有较高的硬度(8.01 GPa)及弹性模量(58.24 GPa)。这与少量Cu掺入薄膜中引起sp3C含量增加有关。与Si(Ag)/DLC薄膜相比,该类薄膜具有更好的弹性恢复。