Cu/Ni纳米多层膜微摩擦磨损机理的分子动力学模拟

摘要

分别用二维和三维的分子动力学方法模拟了单微凸体在Cu/Ni多层膜表面的干摩擦过程,揭示了Cu/Ni多层膜的强化机理及摩擦学特性。模拟的结果表明：由于膜层界面限制了位错向材料内部的扩展,致使Ni薄膜在摩擦过程中容易形成片层状的原子堆积；摩擦过程中所产生的位错由于界面的镜像力作用最终排列在Cu/Ni薄膜的界面处或位于Cu膜的内部。位错这种分布规律有利于提高多层膜结构的硬度和韧性。本文还探讨了界面失配位错网、载荷对摩擦力的影响规律：对于Ni薄膜的单微凸体接触,摩擦力随着法向载荷的增人而增人,但界面的失配位错网阻碍了位错的扩展,使摩擦力随载荷的变化曲线出现了水平段；界面的失配位错网是多层膜强化的一个重要因素,它增加了位错的运动阻力,使摩擦系数明显降低,从而提高了薄膜层的耐磨性。