类金刚石薄膜微观磨损行为的分子动力学模拟

来源期刊：材料科学与工程学报2018年第6期

论文作者：张岩 肖万伸

文章页码：927 - 1871

关键词：类金刚石;分子动力学;磨损率;杂化;

摘    要：运用分子动力学(MD)方法研究了类金刚石(DLC)薄膜的微观磨损行为。首先将晶体碳加热至熔融状态后高速淬火,模拟制备出类金刚石薄膜,然后采用金刚石刀具对薄膜进行表面摩擦,研究了Si原子夹杂含量、压力载荷和摩擦速度对薄膜表面磨损的影响,并分析了微观机理。结果表明,随着Si夹杂含量的增多导致薄膜中sp~2杂化比例升高,薄膜磨损率呈现先下降后上升的趋势,且在夹杂含量为10%左右时达到最小值;刀具压力载荷的增大使磨损率呈线性增加,这与宏观体系的Archard磨损模型一致,载荷的增加能够软化被加工表层从而降低摩擦系数;当刀具摩擦速度变大时,材料的磨损深度减小,导致磨损率降低。