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非晶碳基薄膜的动态接触行为研究

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非晶碳基薄膜是一种高硬度、低摩擦系数、高耐磨性及高化学稳定性的新型薄膜材料，广泛应用于工程器械等领域，并且作为新一代固体润滑膜在航空航天领域展示出巨大应用前景。目前对非晶碳基薄膜的力学和摩擦学性能评价，常常基于准静态和滑动摩擦条件。然而在实际工况下，材料摩擦磨损过程常涉及不同幅度，方向，应变速率等，其摩擦学性能和失效机制都将随之发生变化。因此，对非晶碳膜在不同接触状态下力学和摩擦学行为研究具有重要意义。此外，非晶碳膜的力学与摩擦学性能受到膜结构与成分、内应力、膜厚度、界面强度和基体性能等内在因素的影响，各因素与接触状态的交叉复合作用更为复杂。为使薄膜能更好地应用于各领域，尤其涉及垂直方向的高应变速率服役环境，应对其动态力学特性和摩擦学机理进行系统性研究。本研究采用物理气相沉积法制备不同结构，厚度，偏压的非晶碳基薄膜，对其平行与薄膜方向上的滑动摩擦和微动磨损，以及垂直方向的纳米冲击行为进行系统性的研究，并对其磨损与失效的动力学机制进行探讨。对于非晶碳基薄膜在各领域的开发与应用有着重要的科学意义。