TiCrN硬質(zhì)膜組元配比對(duì)組織與性能的影響規(guī)律研究.pdf

1、多組元氮化物硬質(zhì)反應(yīng)膜的金屬組元配比直接影響著膜層的組織結(jié)構(gòu)和性能，成分優(yōu)化研究是多組元氮化物硬質(zhì)反應(yīng)膜的一個(gè)重要分支方向。本課題采用多弧離子鍍沉積技術(shù)，選用單質(zhì)Ti靶、單質(zhì)Cr靶和兩種成分的Ti-Cr合金靶，分別組合，通過(guò)合理調(diào)整控制陰極靶弧電流，獲得了成分（Ti/Cr原子比）均勻變化的系列TiCrN硬質(zhì)膜。系統(tǒng)考查了所制備的TiCrN硬質(zhì)膜的化學(xué)成分、形貌組織、相組成以及膜層硬度和抗熱震性能，揭示了Ti/Cr組元配比對(duì)TiCrN硬質(zhì)

2、膜的影響作用。
　　研究結(jié)果和討論分析表明，在沉積工藝基本一致的前提下，采用雙合金靶組合制備的TiCrN硬質(zhì)膜層比單質(zhì)靶組合具有膜層生長(zhǎng)率高、表面液滴更多、N含量在膜層生長(zhǎng)方向上分布均勻的特點(diǎn)；不同的陰極弧源靶組合方式未對(duì)膜層的相組成產(chǎn)生影響，本課題所制備的具有不同Ti/Cr原子比的TiCrN硬質(zhì)膜層均由單一的TiCrN相組成，該TiCrN相具有面心立方結(jié)構(gòu)，XRD中顯示的金屬相來(lái)自膜層中的液滴；但是，TiCrN硬質(zhì)膜層的擇優(yōu)生長(zhǎng)

3、取向隨著膜層中Ti/Cr原子比的變化而變化，當(dāng)TiCrN膜層中Ti/Cr原子比較小時(shí)，其擇優(yōu)生長(zhǎng)取向?yàn)椋?11）晶面，隨著Ti/Cr原子比增大，擇優(yōu)生長(zhǎng)取向變?yōu)椋?11）和（220），當(dāng)膜層中Ti/Cr原子比大約在1:1時(shí)，其擇優(yōu)生長(zhǎng)取向變?yōu)椋?00），隨著膜層中Ti/Cr原子比繼續(xù)增大，擇優(yōu)生長(zhǎng)取向變?yōu)椋?11）、（200）和（220）晶面。
　　在力學(xué)性能方面，隨著膜層中Ti/Cr原子比的增加，TiCrN硬質(zhì)膜層顯微硬度值呈現(xiàn)

4、先增大后減小的變化規(guī)律，當(dāng)Ti/Cr原子比為1:0.87時(shí)，膜層硬度出現(xiàn)峰值，達(dá)到4033HV。
　　TiCrN硬質(zhì)膜層的熱震行為研究表明，TiCrN硬質(zhì)膜層的熱震循環(huán)過(guò)程（空冷）主要包括兩個(gè)階段，熱震循環(huán)初期的氧含量增加的穩(wěn)態(tài)氧化階段、隨著膜層表面氧化加劇、膜層表面開始產(chǎn)生裂紋的氧化失穩(wěn)階段，最終導(dǎo)致TiCrN硬質(zhì)膜層失效。單純?cè)黾幽又蠧r含量并不能提高TiCrN硬質(zhì)膜的抗熱震性能，反而容易加劇膜層在熱震循環(huán)過(guò)程中表面氧化進(jìn)程