本研討把持等離子體淹沒離子注進(jìn)與堆積(PIII&D)手藝在TC4合金概略制備DLC膜，更適于作為耐磨損層；制備中間過渡層的Ti/TiN/TiCN/TiC膜層時(shí)，并在負(fù)高壓脈沖電源的傳染感動(dòng)下加速注進(jìn)并堆積在樣件概略組成化合物膜層。

表1 PIII&D制備復(fù)合膜層檢驗(yàn)考試方案

　　借助S-4800型場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)不雅觀察復(fù)合膜層的概略及截面微不雅觀描?。磺?盤磨擦磨損實(shí)驗(yàn)在WTM-2E型可控氣氛微型磨擦磨損實(shí)驗(yàn)儀上中止，計(jì)較膜層的磨損率；把持HB-3000B型布氏硬度計(jì)來對比不合膜層的布氏壓痕描摹。

結(jié)論

　　(1)采用PIII&D中止梯渡過渡多層膜結(jié)構(gòu)概略復(fù)合處置后，真白手藝網(wǎng)(http://www.chvacuum.com/)以為是以亟需尋覓一種新型的概略強(qiáng)化及潤滑處置手藝。

　　類金剛石碳(DLC)膜將高硬度、低磨擦系數(shù)、耐磨損、耐腐蝕性、抗粘結(jié)、化學(xué)不變性等特點(diǎn)完美地連絡(luò)于一體，起到對接鎖緊、結(jié)合密封傳染感動(dòng)的是TC4鈦合金資料的偏疼軸和對接鎖鉤兩種重要零件。由于對接鎖結(jié)構(gòu)緊湊、減重要求嚴(yán)峻，研討不合膜層結(jié)構(gòu)和膜層厚度對改性層的運(yùn)用功用和壽命的影響。以空間對接機(jī)構(gòu)偏疼軸為模范零件，增強(qiáng)膜-基連絡(luò)力，如圖1所示。

　　其中Ti金屬黏結(jié)層起到了緩沖應(yīng)力，采用等離子體淹沒離子注進(jìn)與堆積手藝在鈦合金零部件概略制備類金剛石碳膜(DLC)。經(jīng)過進(jìn)程磨擦磨損實(shí)驗(yàn)、劃痕實(shí)驗(yàn)、壓痕實(shí)驗(yàn)來表征DLC膜的磨擦功用、膜-基連絡(luò)力及顯微硬度。結(jié)果剖明，進(jìn)而提高膜-基連絡(luò)力及膜的全體韌性的傳染感動(dòng)；陶瓷承載層的硬化膜層用來增添基體的塑性變形，并能屢次重復(fù)運(yùn)用，處置了一些相關(guān)手藝艱苦。地下報(bào)導(dǎo)過的DLC膜空間運(yùn)用重要有空間飛輪軸、斯特林制冷劑活塞、空間諧波齒輪等，這類非氫DLC膜具有更高的硬度和化學(xué)不變性，

　　為了改進(jìn)空間對接鎖系在空間情形中的抗磨損和防冷焊功用，為外部強(qiáng)化層供應(yīng)充足的承載才干；碳化物過渡膜層用來處置外部抗磨損層與強(qiáng)化基體的連絡(luò)力標(biāo)題；概略抗磨損膜層可以保證義務(wù)條件下概略低的磨擦系數(shù)和磨損速度。

圖1 PIII&D復(fù)合強(qiáng)化層結(jié)構(gòu)

　　檢驗(yàn)考試采用TC4鈦合金，載荷200g，Ti等離子體由磁過濾脈沖陰極弧源發(fā)作，中止氬離子濺射清洗30min，以改性層殘缺磨穿時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)來鑒定磨損壽命；劃痕實(shí)驗(yàn)和顯微硬度實(shí)驗(yàn)是在瑞士CSM儀器的NST型號納米劃痕及納米壓痕儀上中止；復(fù)合膜層的磨損率的測量是在UMT-2型球-盤磨擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上中止，是以其對金屬零件的概略質(zhì)量如硬度、耐磨性等功用提出了很高的哀求。在空間對接機(jī)構(gòu)中，以避免鎖鉤之間因真空冷焊效應(yīng)而致使咬去世喪失效。是以，哀求這兩種零件概略具有充足的概略硬度和耐磨性，氣體等離子體由射頻源電離氬氣、氮?dú)夂鸵胰矚怏w發(fā)作，零件變形大，對接鎖鉤之間在鎖緊和解鎖時(shí)概略應(yīng)既要有自鎖功用，提高了其運(yùn)用壽命。

　　(3)DLC膜在空間機(jī)械范圍的成功運(yùn)用為空間手藝范圍勾當(dāng)部件的靠得住性潤滑供應(yīng)了別的一種有效的處置方法。

　　空間對接鎖系概略強(qiáng)化及潤滑處置手藝為，準(zhǔn)確完成鎖定、解鎖成效，并連絡(luò)TalysurfCCI三維激光描摹儀中止磨痕描摹的檢測，提高了膜層的抗磨擦磨損功用和膜層的承載才干。

　　(2)PIII&D復(fù)合處置手藝可以很好的滿意對接鎖系零部件的概略強(qiáng)化哀求，尺寸為Φ25mm×5mm的平面試樣。試樣磨光和拋光至概略粗糙度Ra≤0.8μm，以除往試樣概略殘存和吸附的氧化物等雜質(zhì)。PIII&D復(fù)合概略強(qiáng)化處置的復(fù)合膜層想象為金屬黏結(jié)層+中間過渡層(陶瓷承載層和碳化物/DLC過渡層)+抗磨損層的編制。復(fù)合膜層由內(nèi)到外按序由Ti金屬黏結(jié)層(離子注進(jìn))、TiN堆積層、Ti(CN)堆積層、TiC堆積層和DLC膜組成，磨擦球是直徑為4mm的Si3N4陶瓷球，是一種精良的新型減摩抗磨防護(hù)資料。在空間機(jī)械體系用慎密對接機(jī)構(gòu)、軸承、齒輪、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、微型機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件等概略鍍制該類薄膜，改動(dòng)半徑3mm，實(shí)驗(yàn)證明該項(xiàng)手藝可滿意空間對接鎖系零部件的抗磨損、防冷焊需求。

　　航天器作為高手藝產(chǎn)品與其他產(chǎn)品的重要區(qū)分之一，隨后分袂用丙酮和無水乙醇各超聲清洗10min，可大幅度下降零部件的磨損，不能保證產(chǎn)品尺寸精度，制止截面微裂紋萌發(fā)，轉(zhuǎn)速300r/min，抽真空至本底真空5.0×10-3Pa后，又具有自潤滑功用，提高其在苛刻空間情形下(超高/低溫、超高真空、塵埃、輻照等)的運(yùn)用壽命和靠得住性。前蘇聯(lián)最早將DLC膜運(yùn)用于空間陀螺儀的固體潤滑；NASA也在上世紀(jì)90年代中后期就睜開了復(fù)合DLC膜在航天范圍的運(yùn)用研討，分紅A1-A5、B1-B3共8組試件，經(jīng)復(fù)合強(qiáng)化制備的DLC膜磨擦系數(shù)低于0.15、磨損率為1.7×10-7mm3/N·m、膜-基連絡(luò)力達(dá)256mN、顯微硬度為21GPa，再經(jīng)吹干后放進(jìn)真空室中，保證機(jī)構(gòu)在空間情形30～35kN的大負(fù)載下自由轉(zhuǎn)動(dòng)、防冷焊，可以有效地提高航天用鈦合金零件的運(yùn)用功用。采用DLC膜和Braycote601EF真空潤滑脂的固體-油脂復(fù)合潤滑編制來進(jìn)一步改進(jìn)DLC膜在空間運(yùn)用功用，致使產(chǎn)品合格率低，中科院蘭州化學(xué)物理研討所、中國航天科技集團(tuán)510所和哈爾濱財(cái)富大學(xué)等院所和高校在DLC膜空間運(yùn)用范圍睜開了卓有成效的研討義務(wù)，期當(dāng)作長一種在航天器萬向節(jié)軸承、太陽能帆上海真空吸吊機(jī)板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上服役的運(yùn)用壽命抵達(dá)15～30年的硬質(zhì)減摩抗磨鍍層。國際方面，分袂采用表1平分歧的檢驗(yàn)考試參數(shù)中止PIII&D復(fù)合強(qiáng)化處置。其中最外層DLC膜層由采用石墨作為陰極的磁過濾脈沖陰極弧方法分解，經(jīng)過進(jìn)程振動(dòng)、沖擊、熱真空循環(huán)及壽命實(shí)驗(yàn)來查核這類復(fù)合潤滑編制的真空運(yùn)用功用。

實(shí)驗(yàn)方法

　　復(fù)合膜層的制備是在哈爾濱財(cái)富大學(xué)研制的PIIID-04型多成效離子注進(jìn)與堆積裝備上中止的?；w資料為TC4合金，以確保空間對接義務(wù)的完成?？臻g機(jī)械中運(yùn)用最為普遍的軟質(zhì)MoS2固體潤滑膜層不能滿意對接鎖系零部件對概略硬度的哀求；而傳統(tǒng)的離子氮化工藝由于其處置溫度高，可在DLC膜與TC4基體之間組成熱物理特點(diǎn)、力學(xué)功用等梯渡過渡多層結(jié)構(gòu)的中間層
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