干摩擦條件下晶體硅材料摩擦磨損性能的試驗研究.pdf

1、單晶硅作為微機電系統(tǒng)的基礎材料，它在干摩擦下的摩擦磨損性能會直接影響到微機電系統(tǒng)的物理機械性能。故本文考慮到影響單晶硅摩擦磨損性能的因素，從工況條件與表面處理兩個方面，對其摩擦磨損性能、磨痕形貌特征以及磨損機理進行了系統(tǒng)的研究。
　　選擇氮化硅/硅、鋼/硅以及瑪瑙/硅三種摩擦副，在UMT-2微摩擦磨損試驗機上對單晶硅材料進行摩擦磨損試驗，研究載荷、轉速和對偶材料對其摩擦磨損性能的影響，并用金相顯微鏡、Micro-XAM型三維共聚焦

2、表面形貌儀分析了試樣磨痕的形貌與磨損量。結果表明，摩擦系數隨著載荷或轉速的提高而隨之降低;上下試樣的磨損量隨著載荷或轉速的提高而升高。并且在轉速和載荷相同時，鋼/硅摩擦副具有最大的摩擦系數。同時探究了溝槽型表面紋理對于單晶硅摩擦性能的影響，發(fā)現(xiàn)單晶硅表面紋理的存在既可能增摩也可能減摩，間距對于摩擦性能影響較小，而滑動夾角影響較大。
　　在納米劃痕儀上進行低載條件下單晶硅劃痕試驗，分析了壓入深度與施加載荷的關系。結果說明，壓入深度首

3、先隨著載荷增大而線性增長，當載荷為80mN時，壓入深度曲線出現(xiàn)拐點，壓入深度隨著載荷增加而迅速增加。
　　用數學方法分析磨痕輪廓特征參數，從輪廓擬合、高度分布以及截面粗糙度參數三個方面探討表面輪廓參數與摩擦學特性的關系。結果表明:發(fā)現(xiàn)轉速和載荷較小時，輪廓高度分布近似呈現(xiàn)高斯分布，轉速與載荷增大時，輪廓曲線擬合度變高，輪廓高度分布近似呈現(xiàn)均勻分布，磨損表面三維高度偏差增大，進而導致摩擦系數降低，磨損率增大。
　　通過掃描電鏡