硬質(zhì)薄膜性能研究及工業(yè)化應用.pdf

1、基于硬質(zhì)薄膜的研究現(xiàn)狀，主要分析兩種具有代表性的硬質(zhì)薄膜—氮化物薄膜和類金剛石薄膜的最新研究進展及存在的主要問題，提出了本論文的選題依據(jù)。利用反應磁控濺射技術(shù)，分別以氮氣和甲烷作為氣源制備TiAlVN薄膜和金屬摻雜類金剛石碳（DLC）薄膜。主要研究工作圍繞三個方面：
　?。?）TiAlVN薄膜結(jié)構(gòu)、力學性能、抗電化學腐蝕性能研究；
　?。?）Zr\Ti雙金屬摻雜DLC薄膜結(jié)構(gòu)及摩擦學性能研究；
　?。?）Zr\Ti雙金

2、屬摻雜DLC薄膜不同介質(zhì)下的摩擦學行為及汽車高壓共軌直噴系統(tǒng)鍍膜柱塞的臺架試驗。主要研究結(jié)果如下：
　　（1）利用反應磁控濺射技術(shù)以Tc4(Ti-6Al-4V)作為靶材，通過調(diào)節(jié)N2流量成功沉積了不同氮含量的TiAlVN薄膜；利用掃描電子顯微鏡（SEM）、納米壓入、X射線光電子能譜（XPS）和Autolab type3型電化學工作站分別研究了薄膜斷面形貌、力學性能、N元素含量和電化學腐蝕等性能。結(jié)果表明，薄膜呈柱狀生長，且隨著氮含

3、量增加，薄膜柱狀生長趨勢逐漸增強；同時，通過在0.5mol/L的NaCl溶液中的電化學腐蝕性能進行測試表明：TiAlVN薄膜較TiN薄膜具有更低的腐蝕電流，更好的抗電化學腐蝕性能。
　?。?）利用反應磁控濺射與電弧離子鍍相結(jié)合的方式，制備得到了多種不同金屬含的量 Zr/Ti雙摻雜DLC薄膜。采用色散譜（EDS）、拉曼光譜（Raman）儀、納米壓入儀、高速往復摩擦磨損試驗機及三維輪廓儀分別研究薄膜成分、結(jié)構(gòu)及摩擦磨損性能研究。結(jié)果表

4、明，由于摻雜金屬該薄膜硬度稍有下降，最高硬度值為39.7GPa；同時該薄膜具有較好的摩擦學性能，摩擦系數(shù)隨薄膜中Ti元素含量的降低，而逐漸增高，其摩擦系數(shù)最低值為0.048；對其磨痕進行分析后知，該系列薄膜有良好的抗磨損性能。
　?。?）利用往復式摩擦磨損試驗機、劃痕法和壓痕法分別測試Zr\Ti雙摻雜DLC薄膜的摩擦磨損性能和膜-基結(jié)合力。結(jié)果表明，薄膜在大氣環(huán)境和不同油介質(zhì)中都具有優(yōu)異的抗磨損性能，且薄膜的結(jié)合力水平為HF1，完