【摘要】：Al-Cu-Fe薄膜具有很多優(yōu)異的性能，如低的電和熱傳導(dǎo)性能、高的硬度、低的摩擦性能和良好的抗氧化性能，同時Al-Cu-Fe原料易于獲得且價格便宜而引起很多研究者的興趣。目前對于Al-Cu-Fe薄膜的組織結(jié)構(gòu)及其性能有較多的研究，但對于Al-Cu-Fe薄膜的生長機理還不是很完善。外加磁場制備Al-Cu-Fe薄膜并對其組織進行調(diào)控還鮮少有人進行研究。 本文以Si 111作為基底，采用外加磁場磁控濺射的方法對Al-Cu-Fe的成分、組織結(jié)構(gòu)及性能進行調(diào)控。通過對外加磁場的強度，濺射功率和濺射時間進行控制來制備Al-Cu-Fe薄膜，探討外加磁場下薄膜的生長機理。并通過后續(xù)的退火處理對Al-Cu-Fe薄膜的相轉(zhuǎn)變進行調(diào)控。研究不同退火溫度和時間對薄膜的組織轉(zhuǎn)變的影響。采用X射線衍射(XRD)，掃描電鏡(SEM)，，能譜儀(EDAX)，原子力顯微鏡(AFM)，劃痕儀等儀器對薄膜的組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能進行測試分析。主要結(jié)論如下： 在外加磁場磁控濺射制備Al-Cu-Fe薄膜的過程中，可以得出以下結(jié)論： (1)在外加磁場條件下，濺射粒子受到磁場力的作用，薄膜中的Al、Cu、Fe元素含量變化明顯。在磁感應(yīng)強度由0T增加到0.4T的過程中，薄膜中Al的含量由60.38%降至0.4T時的54.34%，Cu的含量由29.01%增加到32.57%，F(xiàn)e的含量由10.61%增加至13.09%； (2)不同磁場強度下，由于室溫下薄膜的擴散不明顯，薄膜的組織結(jié)構(gòu)變化不是很明顯，主要是Al4Cu9和Al2Cu相； (3)外加磁場下制備的薄膜，致密性提高，薄膜的沉積速率增大,隨著磁場強度的增加，Al-Cu-Fe薄膜顆粒細化，由24.6nm減小到22.2nm。表面粗糙度增加，Al-Cu-Fe薄膜與基底間的結(jié)合力增大，摩擦系數(shù)降低。 (4)在外加磁場下制備的Al-Cu-Fe薄膜，濺射時間不斷延長，薄膜平均顆粒尺寸先增大后減小，Al-Cu-Fe薄膜的粗糙度不斷增大；濺射功率不斷增加時，薄膜的平均顆粒尺寸減小，粗糙度變化不是很明顯，略有減小。 (5)600℃下退火4h后，薄膜的成分主要為β-AlCu(Fe)相和ω-Al7Cu2Fe相，在800℃開始有I-QC相形成，隨著溫度的升高β-AlCu(Fe)相含量減少，ω-Al7Cu2Fe相的含量增加； (6) Al-Cu-Fe薄膜與基底間的結(jié)合力，隨著溫度的升高而減小，由退火前的9.5N降低到2.58N。未加磁場下制備的薄膜的結(jié)合力隨退火溫度的升高，先增大后減小。 (7)外加磁場為0.3T下制備的薄膜，經(jīng)600℃退火4h后，薄膜與基體的附著力7N，摩擦系數(shù)為0.025。該工藝下得到的薄膜的綜合性能較好。
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB383.2

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本文編號：2572238