【摘要】：本文采用JGP-450型反應(yīng)磁控濺射儀,在室溫下分別沉積了不同Si含量的TiSiN復(fù)合膜、不同Al含量的Ti-Al-N復(fù)合膜和不同Ag含量的TiSi N-Ag復(fù)合膜。對(duì)薄膜的成分、微結(jié)構(gòu)、截面形貌、抗氧化性、顯微硬度、膜基結(jié)合力及摩擦磨損性能進(jìn)行表征并分析。研究結(jié)果如下:對(duì)不同Si含量的TiSiN復(fù)合膜的研究表明:TiN薄膜由面心立方TiN相組成,以c-TiN(111)晶面為擇優(yōu)取向。向TiN中添加Si元素,少量Si原子溶入TiN形成置換固溶體(Ti,Si)N,超過(guò)固溶度后在薄膜中形成非晶Si3N4相。非晶Si3N4相的存在能有效提高薄膜的抗氧化性。隨著Si含量的增加,TiSiN復(fù)合膜的顯微硬度和彈性模量先升高后降低。適量Si元素可提高薄膜的膜基結(jié)合力。Si加入TiN中,薄膜的磨損率大幅降低。隨著Si含量的增加,薄膜的室溫摩擦系數(shù)降低,800℃時(shí)的摩擦系數(shù)升高;在200~600℃時(shí),Si元素對(duì)TiN薄膜的摩擦系數(shù)無(wú)明顯影響。對(duì)不同Al含量的Ti-Al-N復(fù)合膜的研究表明:當(dāng)Al含量小于25.72at.%時(shí),Ti-Al-N復(fù)合膜以面心立方的TiN相為主,以c-TiN(111)晶面為擇優(yōu)取向,Al原子溶入c-TiN形成c-(Ti,Al)N置換固溶體。當(dāng)Al含量為25.72at.%時(shí),Ti-Al-N復(fù)合膜中出現(xiàn)少量六方AlN相。隨著Al含量的增加,薄膜硬度和彈性模量升高,膜基結(jié)合力增強(qiáng);室溫和800℃時(shí)的摩擦系數(shù)升高,磨損率大幅降低。在200~600℃時(shí),Al元素對(duì)TiN薄膜的摩擦系數(shù)無(wú)明顯影響。當(dāng)Al含量大于28.47at.%時(shí),c-TiN相消失,六方AlN成為主要相,存在少量面心立方AlN相,Ti原子溶入h-AlN形成h-(Al,Ti)N置換固溶體。隨著Al含量的增加,薄膜硬度升高,膜基結(jié)合力下降;室溫摩擦系數(shù)和磨損率下降;800℃時(shí)的摩擦系數(shù)下降,磨損率升高。Al元素在高溫時(shí)形成的Al2O3氧化層能提高Ti-Al-N復(fù)合膜的抗氧化性能。對(duì)不同Ag含量的TiSiN-Ag復(fù)合膜的研究表明:向TiSiN復(fù)合膜中添加Ag元素,Ag以獨(dú)立相存在,當(dāng)Ag含量為8.21at.%時(shí),出現(xiàn)面心立方Ag(111)衍射峰,單質(zhì)Ag相的存在阻礙TiN晶粒的生長(zhǎng)。隨著Ag含量的增加,TiSiN-Ag復(fù)合膜的硬度和彈性模量逐漸降低。當(dāng)Ag含量為20.34at.%時(shí),薄膜的膜基結(jié)合力達(dá)最大值14N。隨著Ag含量的增加,薄膜中具有潤(rùn)滑作用的單質(zhì)Ag相增多,導(dǎo)致TiSiN-Ag復(fù)合膜的摩擦系數(shù)和磨損率不斷減小。
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圖片說(shuō)明： 圖 1.1 納米復(fù)合膜的典型結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1.1 Schematic structure of superhard nano-composite film制備方法用最普遍的工藝是化學(xué)氣相沉積（CVD）和物理氣用各種反應(yīng)氣體通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成所需物質(zhì)，，然后法具有沉積時(shí)對(duì)氣壓要求低，設(shè)備要求低且易操作形狀不規(guī)整的工件上沉積的薄膜的均勻性也較好。材表面的材料脫離靶材表面，然后在相應(yīng)的氣氛中物質(zhì)，沉積一定厚度的薄膜。磁控濺射技術(shù)具備工沉積的薄膜致密均勻、膜基結(jié)合力強(qiáng)、薄膜成分可此磁控濺射法是目前生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)最常用的 PVD 法。射設(shè)備，到 80 年代就得到廣泛應(yīng)用，發(fā)展非常迅的致硬機(jī)理
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圖片說(shuō)明： 法與實(shí)驗(yàn)設(shè)備本原理膜技術(shù)有多種，磁控濺射鍍膜法是最主要的、輝光放電生成低溫等離子體，這種等離子得加速。當(dāng)離子高速到達(dá)用于制備薄膜的靶中的原子轟離基體，即原子濺射出來(lái)。本文示。在靶下面的磁鐵產(chǎn)生一個(gè)閉合的磁場(chǎng)，的同時(shí)做螺旋前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的電子以極快于更多的正離子撞擊靶材表面，提高濺射速大大降低腔室中的氣壓，減少靶材原子沉積少能量損失的同時(shí)提高薄膜質(zhì)量，并且濺射
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2515701