为提升产品可靠性和环境适应性，需对某光电吊舱内方位电机组件在-50℃的摩擦特性进行改善。分析了可能影响电机组件摩擦特性的因素，并针对各因素提出相应的改善措施，借助仿真与试验相结合的研究方法，对改善措施的效果进行了验证。经研究: -50℃时，电机组件摩擦力矩的增大既有低温单独作用的结果，也有低温和电机组件潜在因素共同作用的结果。电机组件在低温下的微变形不足以引起摩擦力矩的增大，通过增加电机保护罩和在电机与电机座之间增加厚度为1 mm的软磁合金薄片，能使电机的摩擦力矩降低到0.063 N·m。该改善措施适用于光电吊舱电机组件的设计及类似产品的开发研制。

为了探索结构陶瓷材料在摩擦过程中表面形貌的变化规律及其对摩擦特性影响, 分析了摩擦过程中材料的接触过程及力学关系, 并对旋转超声磨削加工的Si3N4陶瓷试样开展了摩擦表面形貌、摩擦因数等特性的试验研究。首先根据接触特点和材料特性, 基于分形理论推导出接触面总载荷计算公式, 基于该公式建立了结构陶瓷摩擦因数分形模型。分析结果表明: 当初始表面轮廓分形维数分别为1.4, 1.45, 1.5和1.55时, 摩擦因数与摩擦后表面轮廓分形维数呈类似正态分布曲线。然后通过旋转超声磨削加工的Si3N4陶瓷试样面面接触摩擦试验, 研究了摩擦后陶瓷材料表面微观形貌和摩擦因数变化规律, 分析了各因素对摩擦因数的影响。试验结果表明: 产生微观裂纹是Si3N4陶瓷摩擦后表面微观形貌的显著特点; 温度值等于160℃是Si3N4陶瓷摩擦因数由下降转为上升的拐点; 当施加载荷为360 N和往复频率为80 Hz时, 摩擦因数最大。得到的结果为通过表面形貌控制提高结构陶瓷耐磨性能提供了技术支撑。

为了提高DLC(Diamond-like Carbon)类金刚石薄膜与SAE1060碳素钢基材的结合强度, 以延长发动机活塞环的使用寿命, 研制了一种带有复合阳极的RF-DCCVD双电源化学气相沉积设备。利用锯齿结构的辅助阳极产生尖端放电, 制备了具有微米类陨石坑非连续结构的DLC薄膜, 并利用Ball-on-Disk摩擦评价试验机评价了薄膜的摩擦特性。着重研究了极间距S -T对薄膜表面类陨石坑密度的影响; 最后利用拉曼光谱仪分析了薄膜结构和成分。结果表明: 在同样的电压下, 类陨石坑的密度随着电极间距的增加而减小, 最佳电极间距S -T为40～60 mm, 此时不仅具有比较适中的类陨石坑密度, 对DLC薄膜的摩擦特性影响不大, 而且具有较强的界面结合强度。当S-T为50 mm, 施加载荷为3 N时, 薄膜的破坏寿命达到了130万循环, 比光滑表面的薄膜延长了30万循环。得到的结果显示微米类陨石坑非连续结构能够有效地释放膜内的残余压缩应力, 延长SAE1060碳素钢基材上沉积类金刚石薄膜的使用寿命。

采用封闭式电子回旋共振(MCECR)氩等离子体溅射碳靶的方法在硅片上沉积了高质量的硬碳膜,膜层厚度约40 nm. 使用X射线光电子能谱仪(XPS)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析了碳膜结构,并用POD摩擦磨损仪测试了碳膜的摩擦磨损特性,用纳米压入仪测试了碳膜的纳米硬度.详细研究了基片偏压对碳膜的结构、摩擦磨损特性以及纳米硬度的影响,得到了最佳基片偏压.