氮气流量调控(TiCrNbVAl)N高熵陶瓷薄膜微观结构及其宏观超润滑行为
编号:481
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更新:2026-04-13 17:40:18 浏览:38次
口头报告
摘要
离子液体在实现材料超润滑方面展现出巨大潜力,但现有研究多集中于传统陶瓷界面,高熵陶瓷界面在工程工况下的宏观超润滑行为仍有待深入探究。采用多弧离子镀技术制备了不同氮气流量比(RN = N2/Ar = 1–4)的(TiCrNbVAl)N高熵陶瓷薄膜,并系统研究了氮气流量对薄膜微观结构、力学性能及其在[Li(EG)]NTf2(aq)润滑下宏观摩擦学行为的影响。结果表明,随着RN增加,薄膜中N含量逐步升高并趋于饱和,沉积速率先升高后降低;薄膜由低RN下的致密结构逐渐演变为单一面心立方(FCC)结构,且择优取向由(200)向(111)转变。RN=3时薄膜表现出最优的综合性能,具有更完整致密的FCC结构以及最高的硬度和弹性模量,分别达到26.7±1.91 GPa和335.6±12.38 GPa,同时对润滑液表现出最佳润湿性。在4 N载荷和4 Hz频率条件下,RN=3样品经短暂磨合后摩擦系数迅速降至约0.006,并保持稳定,实现了宏观超润滑。值得注意的是,RN=1样品虽表现出最浅磨痕和最低磨损率,显示出更优的抗磨性能,但其摩擦系数未降至超润滑区间,表明最低磨损并不等同于最优超润滑。对Si3N4对偶球磨损表面的XPS分析表明,界面存在EG来源的吸附物以及SiO2,说明摩擦过程中发生了界面吸附与摩擦化学反应,二者协同促进了低剪切复合润滑界面的形成。研究表明,氮气流量通过调控(TiCrNbVAl)N薄膜的结构致密性、力学支撑能力和界面成膜行为,决定了其减摩与抗磨响应,其中RN=3更有利于实现稳定宏观超润滑。
关键字
高熵陶瓷薄膜,微观结构,离子液体,宏观超润滑
稿件作者
李红轩
中国科学院兰州化学物理研究所
姜心雨
中国科学院兰州化学物理研究所;西北民族大学
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