内燃机作为热机领域的核心动力装置，在能量密度、热效率、燃料适应性和市场占有率等方面占据着绝对优势。其中，大缸径长冲程柴油机组凭借其功率输出强劲、可靠性高的特性，已成为商用车、远洋船舶、矿山装备及核电厂应急发电机组的主要动力源。活塞环-缸套摩擦副作为柴油机中最为重要的摩擦副之一，其摩擦学性能直接关系到整机燃油经济性、可靠性及服役寿命。随着柴油机向着高功率密度的方向发展，燃烧室内的压力、温度不断提升，导致活塞环-缸套摩擦副的润滑条件变得更加苛刻，润滑失效不仅会造成功率损耗、燃油消耗率上升，更会引发缸套异常磨损、活塞环断裂失效等灾难性故障，严重威胁动力系统可靠性。以类金刚石（简称DLC）涂层为代表的固体润滑材料属于最新一代的活塞环表面处理技术，也是满足柴油发动机向高负荷、高热负荷、高功效方向发展不可或缺的关键技术，其具有高硬度、良好的化学稳定性、耐磨损、耐腐蚀以及低的摩擦系数等优势，相比于传统的电镀铬、陶瓷涂层、氮化等处理方法，DLC涂层活塞环表现出了优异的摩擦学性能和可靠性，然而，DLC涂层沉积效率低下与厚度问题，已成为其在大尺寸活塞环复杂服役表面实现长寿命和规模化应用的屏障。本文采用空心阴极等离子体增强化学气相沉积技术，在活塞环基体实现DLC涂层的快速致密沉积超厚沉积。通过构建了多物理场耦合摩擦学测试平台，系统模拟干摩擦、贫油润滑、高温贫油、富油冲击及频繁启停等典型柴油机运行工况，DLC涂层改性活塞环在边界润滑条件下展现出稳定的低摩擦和耐磨损效应，在极端热机耦合作用下仍保持完整的润滑转移膜结构。该技术成果已成功转化应用于重型卡车柴油机及核电厂应急柴油机组，实现满足50万公里使用的寿命要求和大修周期延长至12000小时，有效解决了高强化柴油机在频繁启停、低负荷运行等非常态工况下的润滑失效难题，为新一代高效清洁动力装备的关键摩擦副设计提供了技术解决方案。

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