期刊信息
  • 主管单位:
  • 上海市科学技术协会
  • 主办单位:
  • 上海有色金属学会
    上海理工大学
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  • 陈兴章
  • 主    编:
  • 刘 平
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  • 上海市军工路516号
  • 邮政编码:
  • 200093
  • 联系电话:
  • (86)021-55781550
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  • nmme@usst.edu.cn
  • 国际标准刊号:
  • 2096-2983
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  • 31-2125/TF
  • 单    价:
  • 8.00
  • 定    价:
  • 60.00
周信扬,王静静,李伟,祝新发,陆红妹,刘平,马迅.V掺杂对类金刚石薄膜性能的影响[J].有色金属材料与工程,2023,44(1):55-63.
V掺杂对类金刚石薄膜性能的影响
Effect of V doping on properties of diamond-like carbon films
  
DOI:10.13258/j.cnki.nmme.2023.01.008
中文关键词:  类金刚石薄膜  磁控溅射  V掺杂  力学性能  摩擦学性能
英文关键词:diamond-like carbon film  magnetron sputtering  V doping  mechanical properties  tribological properties
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51971148)
作者单位E-mail
周信扬 上海理工大学 材料与化学学院上海 200093  
王静静 上海理工大学 材料与化学学院上海 200093  
李伟 上海理工大学 材料与化学学院上海 200093 liwei176@usst.edu.cn 
祝新发 上海工具厂有限公司上海 200093  
陆红妹 上海工具厂有限公司上海 200093  
刘平 上海理工大学 材料与化学学院上海 200093  
马迅 上海理工大学 材料与化学学院上海 200093  
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中文摘要:
      通过磁控溅射的方法,使用石墨靶、V靶复合拼接靶,以氩气作为辅助气体,成功制备了不同原子分数的V掺杂类金刚石薄膜。采用拉曼光谱仪、电子探针X射线显微分析仪、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、纳米压痕仪、薄膜应力仪、往复摩擦磨损试验机等设备研究了V掺杂对类金刚石薄膜微观结构、力学性能、摩擦学性能的影响。结果表明,V掺杂提高了类金刚石薄膜的力学性能,当薄膜中V的原子分数为54.28%时,薄膜的硬度和弹性模量分别为14.1 GPa和147.6 GPa。掺杂V后,薄膜中生成了V2O5,降低了薄膜的耐磨性能。这主要是因为V促进了sp3杂化C数量的增加,并且在摩擦过程中,薄膜中的sp3杂化C的数量进一步增加,导致其硬度升高,耐磨性能下降。
英文摘要:
      By means of magnetron sputtering, using the composite splicing target of graphite target and V target and argon as auxiliary gas, V doping diamond-like films with different atomic fractions were successfully prepared. Raman spectroscopy, electron probe, atomic force microscope, scanning electron microscope, nano-indentor, film stress tester, reciprocating friction and wear tester, and other equipment were used to study the effects of V doping on the microstructure, mechanical properties and tribological properties of diamond-like carbon films. The results show that V doping improves the mechanical properties of diamond-like films, when the atomic fraction of V in the film is 54.28%, the hardness and elastic modulus of the film are 14.1 GPa and 147.6 GPa, respectively. After V doping, V2O5 forms in the film, which reduces the wear resistance of the film. This is mainly because V promotes the increase of the numbers of sp3 hybrid C, and during the friction process, the numbers of sp3 hybrid C in the film further increases, resulting in the increase of hardness and the decrease of wear resistance.
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