隨著制造技術(shù)的不斷進(jìn)步,刀具切削環(huán)境也變的更加復(fù)雜多樣,對(duì)刀具材料提出了更高的要求。為了更好的改進(jìn)和提升材料的一些性能,可以在刀具表面沉積一層或多層與基體材料不同的薄膜材料。納米多層膜因?yàn)槠鋬?yōu)異的性能,引起了廣泛的關(guān)注。本文利用JCP-350M2型高真空多靶磁控濺射鍍膜機(jī)制備了一系列具有不同Si含量以及不同調(diào)制周期的TaN/TiSiN納米多層膜,并選用X射線衍射儀、掃描電鏡、納米壓痕儀等設(shè)備對(duì)所制備的薄膜進(jìn)行表征,研究元素含量以及調(diào)制周期對(duì)TaN/TiSiN納米多層膜微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響,并研究其高溫摩擦磨損性能。研究結(jié)果如下:（1）不同Si含量的TaN/TiSiN納米多層膜均在（200）晶面呈現(xiàn)擇優(yōu)取向,隨著Si含量的增多,（200）晶面存在向右偏移的現(xiàn)象。當(dāng)Ti Si靶Si含量為10at.%時(shí),硬度最大為25.85GPa。當(dāng)Ti Si靶Si含量為15at.%時(shí),表面粗糙度最小為2.34nm,且摩擦系數(shù)最小,耐磨性能最好。（2）不同調(diào)制周期的TaN/TiSiN納米多層膜均在（111）晶面和（200）晶面呈現(xiàn)擇優(yōu)取向。當(dāng)調(diào)制周期為25nm時(shí),衍射峰的強(qiáng)度最強(qiáng),結(jié)晶程度最好,硬度最大... 

【文章來(lái)源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：57 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

磁控濺射技術(shù)原理圖[27]

第二章納米多層膜的制備與表征10第二章納米多層膜的制備與表征2.1納米多層膜的制備2.1.1實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)材料主要為基片材料以及濺射時(shí)所需要的靶材和氣體�；牧蠟�304不銹鋼圓形基片，尺寸為Φ20mm×3mm，鏡面拋光，基本化學(xué)成分如表2-1所示。濺射所選用的靶材均為Φ40.8mm×4mm的圓形靶材，分別是純度為99.9%的金屬Ti靶、純度為99.95%的金屬Ta靶以及純度為99.9%的TiSi合金靶，TiSi合金靶的Si含量分別為5at.%、10at.%、15at.%、20at.%、25at.%、30at.%。工作氣體為Ar氣，反應(yīng)氣體為N2氣，氣體純度均為99.99%。表2-1304不銹鋼基本化學(xué)成分元素CSiMnCrNiSP含量（wt%）≤0.08≤1.0≤2.017-198-11≤0.03≤0.035實(shí)驗(yàn)設(shè)備為國(guó)產(chǎn)JCP-350M2型高真空多靶磁控濺射鍍膜機(jī)，如圖2-1所示。設(shè)備主要由真空腔室、基片臺(tái)、濺射靶、電源、真空系統(tǒng)、水路系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)以及機(jī)架輔件等組成，真空腔室內(nèi)靶材支架與基片臺(tái)分布如圖2-2所示。各濺射靶與基片臺(tái)均配置了獨(dú)立擋板，可以保證鍍膜的工藝性。真空室門(mén)及側(cè)部位置均裝有觀察窗。可以用來(lái)制備納米級(jí)單層及多層的金屬導(dǎo)電薄膜、半導(dǎo)體薄膜以及陶瓷絕緣薄膜等。圖2-1JCP-350M2型高真空多靶磁控濺射鍍膜機(jī)

第二章納米多層膜的制備與表征11基片臺(tái)靶1靶3靶2Ta靶Ti靶TiSi靶圖2-2真空腔室內(nèi)靶材支架與基片臺(tái)分布圖2.1.2納米多層膜制備前預(yù)處理基片材料的表面質(zhì)量會(huì)影響所制備出的薄膜的質(zhì)量和性能，因此為了確保薄膜的性能以及薄膜與基體之間的良好結(jié)合力，在鍍膜之前必須要保證基體材料的表面平整清潔。實(shí)驗(yàn)所選購(gòu)的304不銹鋼已經(jīng)進(jìn)行過(guò)鏡面拋光，確保了其粗糙度和平整度，因此不再需要進(jìn)行水磨拋光。而為了去除基片表面的附著物以及油污等污染物，使用丙酮和無(wú)水乙醇對(duì)基片進(jìn)行超聲清洗并烘干。在正式實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，必須要測(cè)定各種靶材的沉積速率。不同靶材的沉積速率都是不一樣的。濺射靶材時(shí)所選用的電源、電源功率、溫度等都會(huì)影響沉積速率。甚至不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，沉積功率都不盡相同。因此，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定靶材的沉積速率。清洗結(jié)束后，在干凈的基片上貼上隔熱膠帶。遮擋住部分基片后放入真空腔室內(nèi)的基片臺(tái)上。使用同正式實(shí)驗(yàn)相同的相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行靶材濺射3小時(shí)，沉積結(jié)束后取出基片并取下隔熱膠帶，基片表面未被隔熱膠帶遮擋部分會(huì)沉積上一定厚度的薄膜，與被遮擋部分形成一定的高度差，即所沉積薄膜的厚度。圖2-3為測(cè)試沉積速率的實(shí)驗(yàn)試樣。使用OlympusOLS41003D測(cè)量激光顯微鏡測(cè)量出高度差，取三個(gè)點(diǎn)求出平均厚度，根據(jù)沉積時(shí)間3小時(shí)，就可以得到相應(yīng)靶材的沉積速率。具體沉積速率如表2-2、表2-3所示。圖2-3測(cè)試沉積速率的實(shí)驗(yàn)試樣

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2984789