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氣門挺柱

汽車零配件氣門挺柱是車用汽油機直接驅動型氣門機構中的傳動部件，與凸輪軸構成一個關鍵摩擦副。挺柱-凸輪摩擦副是發動機摩擦功耗的主要來源之一，同時不可避免地會產生磨損，影響發動機的經濟性和可靠性。因此，合適的氣門挺柱表面處理方式對減小摩擦、改善磨損具有重要的現實意義。氣門挺柱-凸輪摩擦副具有較大的相對運動速度，且應力狀態惡劣，使氣門挺柱表面改性研究面臨很大的挑戰。

DLC類金剛石涂層

碳在自然界有兩種存在形式:金剛石和石墨。在金剛石結構中，每個碳原子都以sp3雜化軌道與另外四個碳原子形成共價鍵，形成一個正四面體。石墨結構中的每個碳原子外層電子以sp2雜化軌道和相鄰的三個碳原子形成共價鍵并排列成六角平面的網狀結構，這些網狀結構又構成互相平行的片層結構。DLC的結構混雜于金剛石結構(sp3)區域和石墨結構(sp2)區域，是屬于不具備特定晶體結構的非晶態結構。DLC涂層可分為含氫類金剛石(a-C:H)涂層和無氫類金剛石涂層兩種。含氫 DLC 涂層中的氫原子含量在20%~50%之間，sp3 成分小于 70%。無氫DLC涂層中常見的是四面體非晶碳(ta-C)膜。ta-C涂層中以sp3 鍵為主，sp3含量般高于 70%。

所以類金剛石(DLC)涂層能有效地降低摩擦損失、控制結構磨損，因此 DLC涂層及其在氣門挺柱中的應用研究成為當前的熱點。摻雜Si和Ge的DLC涂層進行研究，結果表明含Si或Ge的DLC涂層相比未摻雜Si和Ge的DLC涂層內應力降低，且硬度較高。

DLC涂層的特性，其在發動機活塞環、燃油噴射泵、齒輪齒面和氣門挺柱上的應用，指出含Si的DLC涂層能較大地提高電磁離合器的工作壽命。所以工程師在發動機挺柱上利用多層梯度復合技術沉積了低摩擦類涂層CrTi/CrTiN/CrTiC/DLC，該復合涂層挺柱的磨損率為滲碳挺柱的1/6。采用磁控濺射方法，制備了 DLC薄膜涂層挺柱，發現DLC涂層挺柱的摩擦學行為及其對發動機節能的影響，研究結果表明在實際使用工況下配氣機構的摩擦損失降低6%。含si的DLC 涂層(a-C:H:Si)比不含si的DLC涂層(a-C:H)具有更低的摩擦因數和更好的耐磨性。在配氣機構試驗臺架研究方面，搭建了可以進行配氣機構動力學特性和耐久性試驗的臺架，且能控制缸蓋溫度和潤滑油溫度。