Ti-Si-C三元碳基納米復(fù)合薄膜的制備與性能研究.pdf

1、利用中頻磁控濺射技術(shù)制備了Ti-Si-C三元碳基納米復(fù)合薄膜，考察了沉積條件對薄膜微結(jié)構(gòu)、組成和性能的影響，研究了薄膜微觀結(jié)構(gòu)與薄膜表面形貌、力學(xué)性能及摩擦學(xué)性能之間的關(guān)系，特別是薄膜在不同測試條件下的摩擦學(xué)行為。本論文的主要研究結(jié)果如下：
　　1.研究了濺射靶材中TiSi與C比例對Ti-Si-C碳基納米復(fù)合薄膜微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明，通過控制靶材的四種比例：7:7；5:9；3:11；1:13，薄膜結(jié)構(gòu)從TiC柱狀晶結(jié)構(gòu)依

2、次向nc-TiC/a-C(Si)納米復(fù)合結(jié)構(gòu)和非晶碳結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。Raman和XPS分析結(jié)果顯示：隨著靶材比例的減小薄膜中sp3/sp2比例減小。薄膜的硬度隨著靶材比例的減小呈現(xiàn)減小的趨勢；靶材比例為7:7時(shí)薄膜的硬度最大，為18.6 Gpa；靶材比例為5:9時(shí)薄膜硬度為18.1 Gpa，彈性恢復(fù)系數(shù)高達(dá)81.9％。不同測試條件下薄膜的摩擦系數(shù)介于0.16~0.26之間。薄膜在空氣中和水中摩擦機(jī)理不同，在空氣中薄膜的摩擦學(xué)性能主要由摩擦過程

3、中形成的轉(zhuǎn)移層影響，在水中薄膜的摩擦性能由水的潤滑作用和摩擦化學(xué)反應(yīng)共同影響。
　　2.研究了氬氣流量對Ti-Si-C碳基納米復(fù)合薄膜微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明，靶材比例為7:7時(shí)，薄膜中非晶碳相的sp3/sp2比例隨氬氣流量增加而增大。隨著氬氣流量的增加，薄膜的表面粗糙度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，氬氣流量為120 sccm時(shí)薄膜表面最光滑，表面粗糙度1.4 nm，此時(shí)薄膜的硬度最大，為15.8 Gpa。薄膜的耐磨性隨著氬氣流量