CrN薄膜與Ti--Si--N納米復(fù)合膜的制備及其性能研究.pdf

1、本文利用直流反應(yīng)磁控反應(yīng)濺射技術(shù)在不銹鋼基體上制備了硬質(zhì)薄膜(Cr、CrN、Ti-Si-N)。利用XRD、SEM、EDS、TEM分析了薄膜的物相組成、晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、組成成分;通過(guò)顯微硬度儀、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試了薄膜的硬度、磨損性能;研究了N2分壓、靶功率、基體溫度等條件對(duì)薄膜性能的影響，確定了制備硬質(zhì)薄膜的最優(yōu)工藝條件，并研究了Ti-Si-N薄膜的硬化機(jī)制。
　　基體溫度400℃，Cr靶功率450W, Ar壓強(qiáng)為0.4Pa時(shí)

2、，Cr薄膜顯微硬度達(dá)到最大值1680Hv。XRD分析表明制備的Cr薄膜，具有強(qiáng)烈的(110)擇優(yōu)取向。
　　基體溫度為350℃，Cr靶功率450W，總壓為0.6Pa，N2分壓為0.2Pa，薄膜顯微硬度達(dá)到最大值2094Hv（主相Cr2N）。薄膜具有強(qiáng)烈的Cr2N(111)和Cr2N(110)擇優(yōu)取向。在基體溫度為350℃，工作氣壓為0.5Pa，Cr靶功率450W，N2分壓為0.1Pa時(shí)，制備出的CrN薄膜的摩擦系數(shù)最小為0.23。

3、
　　基體溫度為350℃，工作氣壓為0.3Pa，N2分壓為0.05Pa，Ti靶功率400W，Ti-Si靶功率560W的條件下，制備的Ti-Si-N薄膜（Si含量為7.8at％）綜合性能最佳:顯微硬度為6020HV;摩擦系數(shù)0.24(載荷25N，轉(zhuǎn)數(shù)為20r/min，摩擦副Φ4mm，試驗(yàn)時(shí)間10min);載荷400g，240＃砂紙，摩擦1周期400次的條件下，薄膜的磨損量失重最小為0.5mg。
　　Ti-Si-N薄膜的硬度隨S

4、i含量的增加先升高后降低。Si含量較低時(shí)，Ti-Si-N復(fù)合膜形成了非晶態(tài)Si3N4界面相包裹TiN納米晶的微結(jié)構(gòu)。在Si含量為5.3at％-9.5 at％時(shí)，部分Si3N4相以晶體態(tài)存在。隨著Si升高到12.5at％，Si3N4相以非晶態(tài)存在，Ti-Si-N薄膜中晶粒擇優(yōu)取向由TiN(111)向TiN(200)轉(zhuǎn)變。
　　Si含量為7.8at％時(shí)，薄膜中Si3N4相的厚度增加到了某一臨界尺寸(小于1nm)，Si3N4晶粒會(huì)以Ti