纳米尺度单晶氧化镓摩擦磨损性能试验研究

• 作者: 徐亚萌 周海 张杰群 李永康 沈军州
• 来源期刊: 表面技术
• 关键词: 纳米划痕 摩擦磨损 单晶氧化镓 摩擦速度 垂直载荷 摩擦次数
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 摩擦磨损与润滑|Friction, Wear and Lubrication
• 页码范围: 244-252,284
• 页数: 10页
• 分类号: TH117.1|TG115.5
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.04.024

摘要

目的 分析单晶氧化镓在纳米尺度下的摩擦磨损性能,为金刚石磨料对氧化镓晶体的精密研磨加工提供理论依据.方法 在G200纳米压痕仪上,使用Cube Corner金刚石压头,对单晶氧化镓的(010)和(100)晶面进行了摩擦磨损试验,利用原子力显微镜观测试验后的形貌并测量尺寸.结果 在金刚石以不同速度摩擦单晶氧化镓时,(010)和(100)晶面的划痕宽度与摩擦速度的拟合直线的斜率分别4.05769和7.63462,深度与摩擦速度拟合直线的斜率分别为0.82073和0.79862.以不同载荷摩擦氧化镓时,(010)和(100)晶面的划痕宽度与载荷的拟合直线的斜率分别为47.625和46.750,深度与载荷拟合直线的斜率分别为23.764和31.9546.在多次重复摩擦磨损试验中,摩擦次数从1次增加到10次,划痕的深度从571.22 nm增加到2964.81 nm,划痕宽度从889.34 nm增加到7360 nm.结论 在干摩擦状态下,金刚石压头的摩擦速度对氧化镓的摩擦系数、磨损影响不大.在低载荷下,氧化镓的磨损以塑性变形引起的材料去除为主,在载荷增大到一定值时,磨损转变为脆性材料去除的形式,出现裂纹、剥落和碎屑等,磨损增大.氧化镓(100)晶面由于硬度低、易解理,比(010)晶面更容易磨损.