PVD法制備(Ti,Al)N薄膜的熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、以空心陰極離子束輔助多弧離子鍍沉積技術(shù)，在W6Mo5Cr4V2高速鋼表面沉積了(Ti,Al)N和(Ti,Cr,Al)N薄膜；采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)和激光共聚焦顯微鏡(CLSM)分別檢測和觀察了膜層的物相及表面形貌，通過微納米力學(xué)測試系統(tǒng)(UNMT-1CETR)對膜層的摩擦系數(shù)、硬度、膜-基結(jié)合力和膜層表面三維形貌進行了表征；探討了實驗條件下的膜層在不同溫度不同氛圍下加熱處理后的熱穩(wěn)定規(guī)律，以及就Cr元素的添加對(

2、Ti,Al)N膜層結(jié)構(gòu)和性能的影響進行了闡述。
　　結(jié)果表明，(Ti,Al)N膜層主要由Ti1-xAlxN和AlTi3N兩相構(gòu)成，膜層表面平整?！?-5”靶制得的膜層主要力學(xué)性能分別為：硬度值34.19Gpa、摩擦系數(shù)0.5573，膜基結(jié)合力37.5N；若在沉積靶材中添加Cr元素，由于形成了由Cr替代立方結(jié)構(gòu)Ti-Al-N中的Ti或A1原子的置換固溶體，膜層硬度值達(dá)到39.31Gpa、摩擦系數(shù)0.5173，膜基結(jié)合力為41.2N，

3、膜層的形貌和力學(xué)性能得到一定改善。
　　“5-5”靶制得的(Ti,Al)N膜層在保護氣氛條件下加熱后，相組成基本沒有發(fā)生變化，只是Ti1-xAlxN相的(220)衍射峰強度有所增強，峰寬變窄。其組織受溫度影響略有長大，表面粗糙度(0.3749)和硬度值(28.23GPa)變化并不明顯，在1200℃時仍能保持良好的熱穩(wěn)定性；而空氣條件下加熱的膜層當(dāng)溫度大于800℃時，相組成、表面粗糙度及硬度值均發(fā)生了顯著變化，硬度值下降至12.27

4、Gpa，粗糙度為Ra1.8245。900℃加熱后膜層表面開裂脫落，基體被嚴(yán)重氧化。增加靶材中Al含量為“3-7”靶鍍制時，所得膜層經(jīng)空氣中700℃和800℃加熱后，膜層中物相組成幾乎沒有發(fā)生變化，只是Ti1-xAlxN的衍射峰位略有偏移。當(dāng)在900℃空氣中加熱后，膜層的物相組成完全改變，出現(xiàn)了基體的氧化物，膜層開裂失效，硬度值降至13.85Gpa。
　　(Ti,Cr,Al)N膜層在空氣中加熱至1000℃后表面才開裂，比(Ti,Al