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离子液体对不同结构碳膜摩擦学性能的影响

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碳基薄膜/离子液体固液复合润滑系统在航空航天领域有着广泛的应用，碳膜的杂化方式及含量对其摩擦学性能有直接的影响。本文采用PECVD和PVD的方法分别制备了铬掺杂的类石墨碳膜（Cr-GLC）和类金刚石碳膜（Cr-DLC），并测试了其在不同离子液体作用下的摩擦磨损性能。结果表明：固液复合润滑体系的摩擦系数约在0.045-0.06之间，较干摩擦时降低了40%左右。Cr-DLC/ILs固液复合系统的摩擦磨损性能较Cr-GLC/ILs复合系统更佳。这主要是由于Cr-DLC薄膜具有低的sp2/sp3，能够使其表面形成更为稳定的吸附膜和物理化学反应膜。值得关注的是Cr-DLC/LB104复合润滑系统的磨损率几乎为零，而Cr-DLC/LAB103的磨损率约为2.49×10-8 mm3/(N·m)，这是由于LB104具有更大的腐蚀性，其阴离子更易于摩擦副发生反应，生成润滑相，提高耐磨性。同时LAB103中的C=C键使其具有较大的接触角，进而不能形成稳定的吸附膜。磨痕结果表明Cr-DLC/ILs复合润滑系统的主要磨损机制为磨粒磨损，而Cr-GLC/ILs复合润滑系统除磨粒磨损外，还存在腐蚀磨损和剥落现象，进而使其磨损率增大。