范真
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刘翊
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丁建宁
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程广贵
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陈修祥
材料导报
采用AFM尖头探针、球头探针和平头探针对Si-DLC膜进行摩擦实验,研究了薄膜的微观摩擦力学性能,探讨了不同接触尺度下薄膜表面粘附力及摩擦产生的机理.建立了不同探针与薄膜表面粗糙峰的接触模型,推导了表面粘附力与接触面积的关系表达式,表明在微观接触中,接触面积对粘附力起着主导作用.尖头探针与薄膜表面的微观摩擦系数取决于表面粗糙峰的斜率,与粗糙峰的高度相关不大；球头探针与薄膜表面的摩擦力主要取决于单位面积接触粗糙峰密度；平头探针与薄膜表面的摩擦力主要取决于外加载荷,表面形貌的微观尺寸效应可忽略.
关键词:
Si-DLC膜
,
接触尺度
,
摩擦机理
,
接触模型
刘翊
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范真
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丁建宁
,
凌智勇
,
程广贵
,
蒋楠楠
功能材料
采用微米级别的AFM球头探针对硅掺杂类金刚石薄膜进行了摩擦实验.研究了微米尺度下,外加载荷和扫描速率对薄膜摩擦性能的影响.考虑粘附的影响,提出了适用于微观低载荷接触摩擦力表征的修正Amonton公式.分析了摩擦系数与表面形貌粗糙峰之间的关系,根据薄膜表面粗糙峰的分布,建立了微米尺度下球头探针与薄膜表面粗糙峰的等效接触模型,并推导出了摩擦力f关于载荷参数(p)和形貌参数(Φ)的函数表达式f(p,Φ),表明单位面积接触粗糙峰密度对摩擦力大小起着主导作用.所建接触模型成功解释了摩擦实验现象产生的原因.
关键词:
硅掺杂类金刚石薄膜
,
球头探针
,
微米尺度
,
接触模型
