模拟DLC/Ni-DLC薄膜混合结构和机械性能的分子动力学模拟
Wang Xiaoqiang1, Zhang Xu2, Hu Xiangyi1
1School of Mechatronics Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang, 471003, China.
Scientific reports
|August 14, 2024
概括
这项研究模拟了用于风力发电轴承的钻石状碳 (DLC) 和添加的DLC薄膜. 兴奋剂显著改善了机械性能,减少了残余应力,并增强了粘合,使轴承寿命更长.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 部落学 (tribology) 是一个学科.
- 计算材料科学科学 计算材料科学
背景情况:
- 风力发电轴承需要增强的表面机械性能,以延长使用寿命.
- 类似钻石的碳 (DLC) 和添加的DLC (Ni-DLC) 薄膜有望提高耐磨性.
- 控制剩余应力和薄膜基板粘附对于DLC薄膜性能至关重要.
研究的目的:
- 模拟DLC/Ni-DLC薄膜在42CrMo钢上的磁铁喷射.
- 为了研究沉积参数 (温度,电压,压力,Ni化) 对薄膜性能的影响.
- 为了优化风力发电轴承应用的薄膜特性.
主要方法:
- 使用了大型原子/分子并行处理器 (LAMMPS) 模拟.
- 模拟了用于DLC/Ni-DLC片制备的磁铁龙喷过程.
- 分析残余应力,薄膜-基板结合和结构组织.
主要成果:
- 模拟显示DLC/Ni-DLC薄膜中的同时原子拉力和压力应力.
- 兴奋剂显著增加了sp3混合结构比率约2.56倍.
- 尼增强了32.78%的薄膜基板粘合,并减少了残余应力,将其转向压缩.
结论:
- 兴奋剂和受控沉积参数有效地降低了残余应力,并提高了DLC薄膜的粘合强度.
- 优化的DLC/Ni-DLC膜为风力发电轴承中的低压,高性能,长寿命应用提供了理论基础.
- 这些发现支持在苛刻的风力发电环境中更广泛地应用滚动机体.
