项目名称: 海水环境CrC/C固体润滑复合涂层多尺度结构设计与减摩增韧机理研究

项目编号: No.51505467

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 姜欣

作者单位: 中国科学院宁波材料技术与工程研究所

项目金额: 22万元

中文摘要: 针对海工装备表面防护问题的迫切需求以及海水环境固体润滑涂层现有基础研究的不足,本项目提出将碳化铬涂层耐磨蚀高承载的优点与非晶碳材料优异的自润滑性能相结合,开发兼具低摩擦低磨损高承载CrC/C固体润滑复合涂层,并深入开展其海水环境摩擦学行为研究。项目从CrC/C复合涂层原子/分子尺度键合结构、纳米尺度团聚特征和微/纳米尺度过渡界面三方面入手,借助第一性原理计算对涂层不同尺度结构特征进行设计,并采用磁控溅射技术实现涂层不同尺度结构的可控构筑。系统研究CrC/C复合涂层不同尺度结构特征与其海水环境摩擦学特性之间的构效关系;重点揭示涂层多尺度结构特征的减摩增韧协同作用机制;最终讨论提出海水环境用高性能CrC/C复合涂层低摩擦低磨损多尺度结构设计准则。本项目的实施不仅能拓展CrC/C复合涂层多环境摩擦学使役行为的基础研究,也将为海水环境摩擦副表面高性能防护涂层的结构设计与制备提供科学基础和技术支撑。

中文关键词: 海水环境;CrC/C;复合涂层;多尺度结构设计;减摩增韧机理;第一性原理

英文摘要: Due to the urgent need for the high performance antifriction and antiwear coating materials of the marine engineering equipments and the insufficient research on the tribological behaviors of solid lubricant coating under the seawater-environmental conditions, this project puts forwards to the research and development of the CrC/C solid lubricant composite coating for the seawater application. Combined with the wear-corrosion resistance, high load-bearing of the chromic carbide coating and the excellent self-lubricating property of amorphous carbon materials, the CrC/C coating will possess the properties of low friction, low wear and high load-bearing. Firstly, the different scale structure design of the CrC/C composite coating will be performed by means of first-principles calculation. The chemical bonds in atomic/molecular-scale, the aggregation characteristics in nano-scale and the characteristics of transition interfaces in micro-/nano-scale of the CrC/C composite coating will be controllable fabricated by magnetron sputtering. Furthermore, the structure-activity relationship of the CrC/C composite coating between the different scale structures and the tribological performance under seawater environment will be investigated systematically. Consequently, the cooperation mechanism of antifriction and toughening for multi-scale structure characteristics of CrC/C composite coating will be analyzed prominently. At last, the principle for the multi-scale structure design of the high performance CrC/C composite coating with low friction and low wear for the seawater applications would be deduced. The implementation of this project will not only expand the basic research of the multi-environmental tribological behavior of the CrC/C composite coating but will also provide the scientific basis and technical support for the structure design and preparation of the high performance protective coating applied to seawater-environment.

英文关键词: seawater environment;CrC/C composite coating;multi-scale structure design;antifriction and toughening mechanism;first principles

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