《超級組裝寬溫域自適應固體潤滑塗層》是依託東南大學，由張旭海擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：超級組裝寬溫域自適應固體潤滑塗層
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：張旭海
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
我國正致力於開發新一代大型飛機和高速戰鬥機，但核心部件如先進的發動機等仍依賴進口。這既阻礙了經濟發展，也給國家安全帶來巨大隱患，急需我們推進相關部件的自主研發，發動機用高性能固體潤滑塗層的開發就迫在眉睫。目前在室溫～1000℃範圍內可應對溫度循環變化的固體潤滑塗層研發仍面臨巨大挑戰，為此申請者提出超級組裝這一新思路，把適用於各種溫度的固體潤滑劑及與之匹配的硬質塗層複合為單元格，將這些單元格進行三維超級組裝，在不同的溫度區間釋放不同的單元格材料，以實現塗層的寬溫域自適應變化。同時引入分子動力學計算，對單元格分割材料、單元格形態等進行設計最佳化。這不僅對推動我國飛機發動機的自主研發有重大現實意義，也將促進材料學、化學及理論數值模擬的相互交叉滲透，豐富相關研究領域的基礎理論，具有重大學術價值。
結題摘要
本項目首先對寬溫域自適應潤滑塗層的精密構造工藝進行了系統研究，著重研究了以不同模版（絲網模板、光刻模板以及沖孔網模板）對選擇性刻蝕和選擇性填充塗層的影響，結果表明，絲網模板可用於製備微構造塗層，但絲網的編織結構無法獲得界面清晰的刻蝕和填充。光刻膠模板可良好覆蓋基體表面，構造精度高，但後期沉積工藝導致光刻膠變性，難於去除，妨礙後期微構造工藝。沖孔網具有良好的平整度，適合塗層所有微構造工藝，最適合製備微構造複合塗層。實驗也表明通過自製的樣品夾持裝置能明顯提高微構造過程中微構造形貌尺寸的均勻性。通過研磨法和刻蝕填充法成功製備出TiN/a-C和CrN/Ag+TiC/a-C兩種體系的棋盤式複合結構。其中刻蝕填充法更具有實用價值。針對微構造塗層橫向（平行基體表面）分割工藝，首次實現了交替偏壓沉積工藝。結果表明，僅通過周期性改變沉積偏壓，可利用組織結構改變對塗層分割。隨偏壓周期減小，塗層硬度顯著上升，緻密度提高。 系統研究Ag含量、沉積溫度和熱處理工藝對高溫潤滑複合CrAgN塗層結構和性能的影響。研究結果表明，Ag的添加使CrN塗層改變塗層生長取向；適量銀(7 at%)可提升塗層緻密度和硬度；過高Ag含量(21 at%)可導致嚴重的Ag溢出現象，促進塗層高溫下氧化和硬度下降；提高沉積溫度可以抑制Ag溢出現象；抗粘著實驗表明該潤滑塗層在高溫條件下具有良好的潤滑效果。 對微構造塗層開展了摩擦學研究，發現經過微構造處理（表面具有周期性溝槽）的塗層比未微構化塗層具有更低的摩擦係數。對棋盤式(CrN/Ag)+（TiC/a-C）複合塗層進行了高低溫摩擦學試驗，初步結果表明，微構造複合塗層在寬溫度範圍內具有自適應潤滑行為。 上述研究已獲得專利申請3項，其中2項已獲公開，已錄用論文一篇。
