《表2 多层膜性能汇总：减摩耐磨多层膜设计及研究进展》

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《减摩耐磨多层膜设计及研究进展》

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Notes:MS is short for magnetron sputtering；CVD is short for chemical vapor deposition；CC is short for cathode arc.The subscript of the multilayer structure means numbers of bila-yer film is 15（x means unknown）；monolayer thickness is 12 nm；substrate tempe

Penkov等[11]采用双直流磁控溅射在（111）单晶硅片上制备了C/Co多层膜，并在特制摩擦试验机上以球径1 mm的钢球作为对偶材料进行了摩擦学实验。实验中环境温度约为25℃、相对湿度为45%～50%、滑动速度为10 mm/s、振幅为2 mm、频率为2 Hz、正压力为10～100 m N。实验通过改变C层和Co层的厚度，制备了一系列C/Co多层膜。结果表明，C层厚度固定为4 nm时，Co层厚度为2 nm的多层膜具有最低的磨损率（图5）。Penkov等将其解释为，Co层厚度较小时，多层膜的力学性能改变不明显，不能提高涂层的耐磨性；而Co层厚度较大时，Co的存在方式由非晶纳米晶混合体转变为多晶状态，因此恶化了多层膜的磨损性能。Zubarev等[51]对此现象进一步研究发现，Co层厚度在2～3 nm时，Co的存在方式以无定型态为主，并夹杂着约9 nm的纳米晶粒。进一步增加Co层厚度，Co晶粒迅速生长至68 nm，呈现多晶态。这种非晶态到多晶态的转变对磨损率的影响与HallPetch关系有相似之处。当Co层厚度固定为2 nm时，C层厚度为12 nm的多层膜具有最低的磨损率，其具体参数见表2。他们认为，多层膜的特殊结构使Co层能够承受更多的剪切力，并且C层较低的弹性模量可以增加正压力下多层膜的变形，避免与对偶的刚性接触，同时C层还可对摩擦面提供润滑。另外，从纳米压痕的加载卸载曲线可以看出，多层膜的弹塑性与磨损率有对应关系，即变形越接近理想弹性，磨损率越低。最后，在他们的实验中多层膜的摩擦系数非常稳定，即使经历106次循环仍没有增加的趋势。