直流磁控濺射制備(Ti,Al)N薄膜相結(jié)構(gòu)與劃痕性能研究.pdf

1、TiAlN具有硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、摩擦系數(shù)低、抗氧化溫度高等優(yōu)異性能。Al含量的不同會(huì)導(dǎo)致TiAlN薄膜晶體結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而影響TiAlN薄膜性能。因此，控制TiAlN薄膜中的Al的含量尤為重要。
　　本文主要采用直流磁控濺射法在高速鋼基體上制備TiAlN薄膜，所采用的靶材是利用多弧離子鍍技術(shù)在磁控濺射Ti靶上沉積了Al的靶，通過(guò)改變Ti靶上包覆Al的面積來(lái)改變TiAlN薄膜中Al的含量。
　　利用劃痕儀對(duì)TiAlN薄膜進(jìn)

2、行劃痕實(shí)驗(yàn)并測(cè)試其膜基結(jié)合力；利用金相顯微鏡對(duì)劃痕形貌進(jìn)行觀察并拍照；利用X射線(xiàn)衍射(XRD)對(duì)TiAlN薄膜的相結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究；利用掃描電鏡(SEM)對(duì)TiAlN薄膜表面形貌、斷口形貌及表面成分和斷口成分進(jìn)行分析研究。研究Al含量對(duì)TiAlN薄膜劃痕性能、相組成和組織的影響。研究結(jié)果表明：
　　(1)在圓柱形磁控濺射Ti靶表面包覆Al在高速鋼表面上制備TiAlN薄膜時(shí)，包覆的Al的面積不宜過(guò)大，只能在較高氣壓條件下才能實(shí)現(xiàn)持續(xù)

3、放電，其結(jié)果必然導(dǎo)致薄膜質(zhì)量，甚至不能沉積成膜。
　　(2)若要在高速鋼基體上沉積形成TiAlN結(jié)晶薄膜，所有到達(dá)基體表面的物質(zhì)應(yīng)具有足夠的能量，本研究只在鋁和鈦的界面處的樣品沉積形成了TiAlN結(jié)晶薄膜，位于圓柱形靶材底部和頂部的樣品均未見(jiàn)結(jié)晶薄膜形成。
　　(3)采用劃痕聲信號(hào)曲線(xiàn)和劃痕形貌相結(jié)合的方法，檢測(cè)到了已成膜樣品的膜基結(jié)合力分別為34 N、20.7 N、27 N。
　　(4)對(duì)比鈦鋁交界位置和底部位置樣品