中科院兰州化学物理研究所碳化物陶瓷表面自润滑碳化物衍生碳涂层研究获重要进展

二元碳化物(如碳化硅、碳化钨和碳化钛)和三元碳化物(如钛硅碳)是摩擦学领域十分重要的材料，然而它们在干滑动条件下都不具备自润滑特性，从而限制了其应用。中科院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研发中心研究人员通过在碳化硅和钛硅碳表面制备自润滑碳化物衍生碳(CDC)涂层，从而使这些碳化物在无润滑的滑动条件下亦具有自润滑性。

研究人员通过在1 000℃下氯化5 h，分别在碳化硅和钛硅碳表面制备了具有不同的微结构的CDC涂层，考察了室温下无润滑条件下2个CDC涂层分别与氮化硅对磨时的摩擦磨损，并对2个CDC涂层的摩擦学性能进行了对比。

结果表明，2个CDC涂层与氮化硅球对磨时均呈现自润滑。氮化硅球的磨损极低，不能用称重法和磨斑法测量。就摩擦系数、磨损性和磨损转变的临界载荷而言，碳化硅表面的CDC涂层比钛硅碳表面的CDC涂层性能更优异。碳化硅表面的CDC涂层由纳米晶和等轴晶粒的非晶碳构成，摩擦学性能优异，其摩擦系数仅为0.08，大约是钛硅碳表面CDC涂层的40%。钛硅碳表面的CDC涂层由片状微晶石墨构成，在摩擦界面易发生塑性流动，涂层的磨损较高。

该研究得到了国家自然科学基金的支持，并在“第18届材料磨损大会”上交流。研究结果发表在近期出版的《Wear》(2011(271):1 974－1 979)上。

(来源:中科院兰州化学物理研究所)