本文研究了磁過(guò)濾陰極弧技術(shù)中抑制大顆粒和降低ta-C薄膜殘余應(yīng)力的關(guān)鍵技術(shù),并在316L不銹鋼和硅（100）表面制備一系列以鈦為過(guò)渡層的ta-C薄膜。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了磁過(guò)濾線(xiàn)圈電流、擋板孔徑和脈沖偏壓等工藝參數(shù)對(duì)大顆粒的影響,并運(yùn)用ANSYS分析了弧源磁場(chǎng)分布對(duì)弧斑運(yùn)動(dòng)及大顆粒的影響。同時(shí),研究退火前后ta-C薄膜的殘余應(yīng)力、硬度、膜基結(jié)合力和摩擦等性能的變化,并運(yùn)用ANSYS模擬不銹鋼基Ti/ta-C的熱應(yīng)力分布,探究ta-C薄膜殘余應(yīng)力過(guò)大的原因及降低方法。全文主要內(nèi)容如下:（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大顆粒含量隨擋板孔徑和磁過(guò)濾線(xiàn)圈電流的增大而增大,隨脈沖偏壓的增大而較小。（2）運(yùn)用有限元方法研究發(fā)現(xiàn)隨著中心永磁體直徑和高度的增加,石墨靶面最大橫向磁通密度越大,大顆粒含量越低;隨著線(xiàn)圈電流增加,靶面縱向磁通密度零點(diǎn)位置逐漸向靶面中心靠近,弧斑運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定,為有效控制大顆粒含量提供了一種新途徑。（3）通過(guò)正交試驗(yàn)分析得出中心永磁體直徑為18mm,高度為55mm,線(xiàn)圈電流為2A時(shí)弧斑運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定,大顆粒含量降低。（4）運(yùn)用有限元方法模擬研究出316L不銹鋼基Ti/ta-C復(fù)合膜的熱應(yīng)力分布規(guī)律,以及沉... 

【文章來(lái)源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

DLC薄膜三元相圖

2.1.1 弧源磁場(chǎng)控制磁過(guò)濾陰極弧技術(shù)沉積 ta-C 薄膜選擇的靶材是高純度（99.99%）的石墨靶。該石墨靶是由石墨粉末在高溫高壓環(huán)境下模壓而成。石墨在溫度不高（低于 1000℃的情況下具有負(fù)的電阻率系數(shù)，即隨著溫度的升高，其電阻率降低，因此石墨陰極弧的弧斑易于在電阻較低的一點(diǎn)集聚形成較大的熔池。由文獻(xiàn)[71-73]可知陰極弧在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)主要滿(mǎn)足兩種規(guī)律：（1）逆安培運(yùn)動(dòng)：陰極弧斑在靶面橫向磁通密度作用下沿逆安培力的方向做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即運(yùn)動(dòng)方向與洛倫茲力的方向（j×B）相反，如圖 2.1[71]所示。陰極斑點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)速度與施加的橫向磁場(chǎng)的大小近似呈線(xiàn)性關(guān)系。（2）銳角法則：當(dāng)磁力線(xiàn)與石墨靶面相交一定角度時(shí)，陰極斑點(diǎn)在逆安培運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上會(huì)疊加一個(gè) Robsen 漂移運(yùn)動(dòng)，此漂移運(yùn)動(dòng)的方向指向磁力線(xiàn)與陰極靶面所夾的銳角區(qū)域，即陰極斑點(diǎn)不斷向銳角區(qū)域移動(dòng)。因?yàn)榛“哌\(yùn)動(dòng)速度和靶面橫向磁通密度強(qiáng)度滿(mǎn)足正比例關(guān)系，橫向磁場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，弧斑運(yùn)動(dòng)速度越快。因此，利用磁場(chǎng)能夠控制陰極弧斑的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)弧斑運(yùn)動(dòng)速度較快時(shí)，弧斑尺寸減小，在某處停留時(shí)間變短，減少靶材液滴的產(chǎn)生，從而降低大顆粒。

為鞘層中的電場(chǎng)強(qiáng)度。對(duì)大顆粒作用力的統(tǒng)稱(chēng)，一般分為三種作量；（2）正離子和大顆粒之間產(chǎn)生庫(kù)倫力似流體的作用，影響大顆粒周?chē)掳萸蕦咏?jīng)具有幾倍于離子熱運(yùn)動(dòng)的速度，所以采 ( ) ( 量； ( )是相互作用勢(shì)； 和 分別速度，兩者均為位置的函數(shù)。和位置的函數(shù)，對(duì)時(shí)間做平均后，只與位慮中性氣體的存在，故只考慮大顆粒所受顆粒在鞘層中的受力示意圖。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3516492