（Ti，Al）N薄膜力學性能及微觀組織結構的研究.pdf

1、和TiN薄膜相比，（Ti,Al）N薄膜具備了許多優(yōu)良的特性，如：高硬度、抗高溫氧化性能、良好的耐磨性等。因此，（Ti,Al）N薄膜在切削刀具、工模具領域應用廣泛。 本文以（Ti,Al）N薄膜為研究對象。采用反應磁控濺射的方法，利用Ti-Al鑲嵌靶，在氮氣-氬氣混合氣氛下，制備具有不同力學性能和結構成分的（Ti,Al）N薄膜。運用納米壓入法、劃痕法和SEM、 AFM、EDS、XRD、XPS等測試方法測量（Ti,Al）N薄膜的微觀力

2、學性能、表面形貌和組織結構。主要研究氮氣分壓、基體偏壓等工藝參數(shù)對（Ti,Al）N薄膜力學性能、表面形貌、組成成分及微觀組織結構的影響規(guī)律，探討（Ti,Al）N薄膜優(yōu)良微觀力學性能的形成機理。 本試驗制備的（Ti,Al）N薄膜最高硬度可達48GPa，彈性模量達到430 Gpa，最佳膜/基界面結合強度達到40N。通過EDS、XRD和XPS綜合分析，薄膜主要相組成為Ti3AlN和非晶態(tài)AlN。Al原子固溶在TiN晶格中，引起晶粒尺寸

3、的減小和應力狀態(tài)的改變，同時彌散存在的非晶態(tài)AlN相是（Ti,Al）N薄膜具有優(yōu)良力學性能的主要原因。 氮氣分壓、基體偏壓對（Ti,Al）N薄膜的微觀力學性能、成分結構等均有較大的影響。隨著氮氣分壓的增大，薄膜厚度隨之降低，納米硬度逐漸增大，到達最大值后稍有減小。薄膜擇優(yōu)取向隨氮氣分壓有較明顯的變化，氮氣分壓增大，（111）取向逐漸減弱，（220）和（311）取向逐漸增強，并且晶粒尺寸逐漸細化。氮氣分壓較大時，薄膜內（Ti+Al