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铝基非晶纳米涂层制备和摩擦学性能研究
摘要：
本研究旨在制备纳米涂层来改善金属表面的摩擦学性能。采用溅射蒸发沉积技术制备了铝基非晶纳米涂层，并通过纳米压痕实验和摩擦学测试来评估其性能。结果表明，铝基非晶纳米涂层具有良好的硬度和耐磨损性能，且能显著降低材料的摩擦系数和磨损率。
关键词：纳米涂层，非晶态，摩擦学性能，溅射蒸发沉积技术，硬度，耐磨损性能，摩擦系数，磨损率
引言：
近年来，表面工程技术发展迅速，特别是纳米涂层技术。纳米涂层具有良好的性能，可以提高金属表面的硬度和抗磨损性能，从而在多种工业应用中发挥重要作用。铝及其合金因其较低的密度、可切削性和可塑性，被广泛用于各种领域，如航空航天、汽车、电子、建筑等。然而，铝的表面容易受到摩擦和磨损，从而影响其使用寿命和性能。因此，制备一种高性能的铝基纳米涂层对于改善其摩擦学性能具有重要意义。
实验方法：
采用溅射蒸发沉积技术，制备了铝基非晶纳米涂层。以玻璃基片和1Cr18Ni9Ti不锈钢片为基材，用氩气和氮气作为工作气体，在300℃的真空条件下蒸发铝靶材，沉积出厚度为100nm的铝基非晶涂层。使用纳米压痕实验仪测量非晶涂层样品的硬度和弹性模量。采用微纳机械测试仪测试样品的摩擦学性能，包括摩擦系数和磨损率。
结果与讨论：
铝基非晶纳米涂层的硬度约为5.8GPa，比铝基材料的硬度提高了近3倍。与1Cr18Ni9Ti不锈钢片相比，铝基非晶涂层的硬度和弹性模量均高于不锈钢材料。摩擦学测试结果表明，涂层后的铝样品表面摩擦系数降低了66％，磨损率降低了约92％。因此，铝基非晶涂层具有优异的摩擦学性能，可为铝及其合金提供长期稳定的使用环境。
结论：
本研究成功制备了具有优异摩擦学性能的铝基非晶纳米涂层。实验结果表明纳米涂层在提高材料硬度和耐磨损性能方面具有显著的优势。因此，纳米涂层技术在工业应用中有广泛的应用前景，值得进一步研究和开发。