本发明专利技术属于技术DLC摩擦实验及观测技术领域，具体涉及一种原位观测的DLC摩擦实验装置，包括：外壳，设置于摩擦实验腔内球盘式摩擦副，并包括有摩擦球和摩擦盘，所述摩擦球偏心的抵靠在摩擦盘的盘面上，以形成摩擦区域；第一夹具能够夹持并固定所述摩擦球，试样放置台能够夹持或固定所述摩擦盘；紫外光辐照设备、原子氧辐射设备、原位观测设备、摄像机均朝向于所述摩擦区域；通过各个设备的配合实现模拟DLC材料在空间辐照环境下进行摩擦运动状态的效果，同时进行原位观测，以此分析DLC材料在空间辐照环境下的摩擦学特性。辐照环境下的摩擦学特性。辐照环境下的摩擦学特性。
【技术实现步骤摘要】
一种原位观测的DLC摩擦实验装置
[0001]本专利技术属于技术DLC摩擦实验及观测
，具体涉及一种原位观测的DLC摩擦实验装置。
技术介绍
[0002]DLC(DiamondLikeCarbon)材料，又称为类金刚石，是一种碳元素构成、在性质上和钻石类似,同时又具有石墨原子组成结构的物质。类金刚石薄膜是一种非晶态薄膜，由于具有高硬度和高弹性模量，低摩擦因数，耐磨损以及良好的真空摩擦学特性，很适合于作为耐磨涂层，从而引起了摩擦学界的重视。类金刚石(DLC)涂层所具有的出色硬度和低摩擦系数，在汽车、航空航天和医疗行业的金属加工和部件保护等应用中，并超越了许多传统陶瓷涂层(TiN、CrN、ZrN和AlTiN)。例如：在现代柴油发动机中，如今的高压柴油喷射系统、挺杆和活塞销几乎都涂有DLC。许多制造业也使用DLC涂层，以提高其切削工具，模具和冲模的性能。
[0003]目前制备DLC涂层的方法很多，不同的制备方法所用的碳源以及到达基体表面的离子能量不同，沉积的DLC涂层的结构和性能存在很大差别，摩擦学性能也不相同。常见的制备DLC涂层的方法有真空蒸发、溅射、等离子体辅助化学气相沉积等制备方法等。此外，原子氧辐射、紫外线辐射、真空的空间环境等环境因素对DLC镀膜(DLC镀膜涂层)的摩擦学性能也各不相同，现有技术中，需要在原子氧辐射、紫外线辐射、真空的空间环境任意一者的实验环境进行DLC涂层摩擦学性能实验，均需要消耗大量的人力物力，因此，有必要设计一种能够用于测试包含原子氧辐射、紫外线辐射、真空的空间环境中的一者或多者因素对DLC材料的摩擦学性能影响的装置。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术难以对原子氧辐射、紫外线辐射、真空的空间环境中的一者或多者因素对DLC材料的摩擦学性能影响的进行便捷观测的问题，本方案提供了一种原位观测的DLC摩擦实验装置。
[0005]本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种原位观测的DLC摩擦实验装置，包括：
[0007]外壳，所述外壳内设置有真空的摩擦实验腔；
[0008]球盘式摩擦副，设置于摩擦实验腔内，并包括有摩擦球和摩擦盘，摩擦盘的盘面具有DLC涂层；所述摩擦球偏心的抵靠在摩擦盘的盘面上，并在摩擦盘转动时摩擦盘面，以形成摩擦区域；
[0009]第一夹具，能够夹持并固定所述摩擦球，该第一夹具可活动并能够朝远离或朝向摩擦盘的方向移动；
[0010]试样放置台，能够夹持或固定所述摩擦盘，该试样放置台可转动并能够带动摩擦盘转动，试样放置台的转动轴线平行于摩擦盘盘面的法线；
[0011]紫外光辐照设备，设置于摩擦实验腔的腔壁上，该紫外光辐照设备的出光口伸入摩擦实验腔内并朝向于所述摩擦区域；
[0012]原子氧辐射设备，设置于摩擦实验腔的腔壁上，并能够朝摩擦盘盘面的摩擦区域辐射原子氧束；
[0013]原位观测设备，包括设置于摩擦实验腔的腔壁上的观察窗；
[0014]以及摄像机，该摄像机的摄像头伸入在摩擦实验腔内并朝向于摩擦区域。
[0015]作为上述原位观测的DLC摩擦实验装置的补充设计或备选结构：所述外壳的内腔中部设置有隔板，所述隔板的上方空间抽真空形成所述摩擦实验腔；隔板的下方空间构成常压的设备安装腔。
[0016]作为上述原位观测的DLC摩擦实验装置的补充设计或备选结构：在外壳内设置有驱动电机，驱动电机的输出轴上设置有扭矩传感器，所述试样放置台的柄部穿过隔板并与扭矩传感器相连，并与驱动电机的输出轴形成传动连接关系，以利用驱动电机对摩擦盘的转动进行控制。
[0017]作为上述原位观测的DLC摩擦实验装置的补充设计或备选结构：在设备安装腔内设置有T形的支撑架，支撑架的侧边与设备安装腔的腔壁固定连接，支撑架的底部与设备安装腔的底壁相连。
[0018]作为上述原位观测的DLC摩擦实验装置的补充设计或备选结构：在外壳内还设置有加载电机，加载电机的输出轴上设置有丝杠，与所述丝杠螺纹配合的螺母连接有载荷传力件，载荷传力件的端部伸入摩擦实验腔内并通过摩擦力传感器连接第一夹具的柄部；当加载电机能够拉近或推远所述第一夹具，以使摩擦球压紧或脱离摩擦盘的盘面。
[0019]作为上述原位观测的DLC摩擦实验装置的补充设计或备选结构：所述载荷传力件与隔板可滑动的密封配合；所述第一夹具的柄部呈U字形，该第一夹具上固定有滑台，该滑台与设置于摩擦实验腔内腔壁上的竖直滑轨滑动配合。
[0020]作为上述原位观测的DLC摩擦实验装置的补充设计或备选结构：所述摩擦球与摩擦力传感器位于同一水平高度。
[0021]作为上述原位观测的DLC摩擦实验装置的补充设计或备选结构：所述紫外光辐照设备包括有球形高压汞灯、椭球形反射镜、光学积分镜组和准直镜；所述椭球形反射镜设置于球形高压汞灯处并用于聚光，在椭球形反射镜的镜面上镀有紫外光反射膜；光学积分镜组设置于球形高压汞灯的出光侧，所述准直镜设置于光学积分镜组的出光侧。
[0022]作为上述原位观测的DLC摩擦实验装置的补充设计或备选结构：所述原子氧辐射设备包括有沿直线顺序布置的磁控管、激励腔、水负载、环形器、调配器、微波窗、等离子体室、钼中性化靶板和圆饼永磁体；钼中性化靶板与等离子体室射出的等离子体流方向的倾斜角度大于45
°
，钼中性化靶板的一侧设置有原子氧束出口，钼中性化靶板电连接有负偏压电源；氧离子将由钼中性化靶板进行负偏压加速，并中性化生成中性氧束，中性氧束能够沿等离子体流的垂直方向从原子氧束出口射出。
[0023]作为上述原位观测的DLC摩擦实验装置的补充设计或备选结构：所述等离子体室的侧壁外侧环套有环形永磁体，在环形永磁体与等离子体室之间设置有水冷真空腔；在等离子体室一侧还设置有气源入口。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]1.本方案将原子氧辐射、紫外线辐射、真空的空间环境集成到同一位置处，从而在该位置处，能够在对DLC镀膜进行摩擦实验的同时，能够对原子氧辐射、紫外线辐射、真空的空间环境中的单一要素或全部要素进行添加，从而模拟DLC材料在空间辐照环境下进行摩擦运动的状态，同时进行原位观测。以此分析DLC材料在空间辐照环境下的摩擦学特性；
[0026]2.本方案中通过摩擦球和带DLC镀膜的摩擦盘的配合，形成能够实现DLC材料的摩擦运动，所形成的球盘式摩擦副能够形成持续的摩擦运动，方便于在原子氧辐射、紫外线辐射、真空的空间环境中进行观察，有利于提高摩擦学特性观测的准度。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本方案实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0028]图1是本方案中的DLC摩擦实验装置的内部结构图；
[0029]图2是原子氧辐射设备的结构示意图；
[0030]图3是紫外光辐照设备的结构图。
[0031]图中：1
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原位观测设备；2
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紫外光辐本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种原位观测的DLC摩擦实验装置，其特征在于：包括：外壳，所述外壳内设置有真空的摩擦实验腔；球盘式摩擦副(5)，设置于摩擦实验腔内，并包括有摩擦球和摩擦盘，摩擦盘的盘面具有DLC涂层；所述摩擦球偏心的抵靠在摩擦盘的盘面上，并在摩擦盘转动时摩擦盘面，以形成摩擦区域；第一夹具(4)，能够夹持并固定所述摩擦球，该第一夹具(4)可活动并能够朝远离或朝向摩擦盘的方向移动；试样放置台，能够夹持或固定所述摩擦盘，该试样放置台可转动并能够带动摩擦盘转动，试样放置台的转动轴线平行于摩擦盘盘面的法线；紫外光辐照设备(2)，设置于摩擦实验腔的腔壁上，该紫外光辐照设备(2)的出光口伸入摩擦实验腔内并朝向于所述摩擦区域；原子氧辐射设备(3)，设置于摩擦实验腔的腔壁上，并能够朝摩擦盘盘面的摩擦区域辐射原子氧束；原位观测设备(1)，包括设置于摩擦实验腔的腔壁上的观察窗；以及摄像机，该摄像机的摄像头伸入在摩擦实验腔内并朝向于摩擦区域。2.根据权利要求1所述的原位观测的DLC摩擦实验装置，其特征在于：所述外壳的内腔中部设置有隔板(18)，所述隔板(18)的上方空间抽真空形成所述摩擦实验腔；隔板(18)的下方空间构成常压的设备安装腔。3.根据权利要求2所述的原位观测的DLC摩擦实验装置，其特征在于：在外壳内设置有驱动电机(14)，驱动电机(14)的输出轴上设置有扭矩传感器(15)，所述试样放置台的柄部穿过隔板(18)并与扭矩传感器(15)相连，并与驱动电机(14)的输出轴形成传动连接关系，以利用驱动电机(14)对摩擦盘的转动进行控制。4.根据权利要求3所述的原位观测的DLC摩擦实验装置，其特征在于：在设备安装腔内设置有T形的支撑架(12)，支撑架(12)的侧边与设备安装腔的腔壁固定连接，支撑架(12)的底部与设备安装腔的底壁相连。5.根据权利要求2所述的原位观测的DLC摩擦实验装置，其特征在于：在外壳内还设置有加载电机(11)，加载电机(11)的输出轴上设置有丝杠(10)，与所述丝杠(10)螺纹配合的螺母(9)连接有载荷传力件，载荷传力件的端部伸入摩擦实验腔内...
【专利技术属性】
技术研发人员：王杨，贺志煌，石鹏飞，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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