钢基sic耐磨薄膜制备研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要材料科学的各分支中，薄膜材料科学的发展一直占据了极为重要的地位。薄膜材料是相对块体材料而言的，是人们采用特殊的方法，在块体材料的表面沉积或制各的一层与块体材料性质完全不同的物质层。薄膜材料受到重视的原因在于它往往具有特殊的材料性能或性能组合。SiC由于具有非常高的热稳定性和化学稳定性以及优良的光电性能，近几年来越来越受到人们的重视和关注。目前，国内外对于SiC薄膜的研究主要集中在微电子，光电领域，使用的基材以单晶硅、金刚石，WC等为主，制备的方法常用有液相外延(LPE)、化学汽相沉积(CVD)、分子束外延(MBE)等。然而，SiC除了具有上述特性外，还具有

2、优良的力学性能：如很高的硬度、耐磨性能等等，因此，在宇航和汽车工业中也被认为是未来制造燃气轮机、火箭喷嘴和发动机部件最有希望的材料之一。磁控溅射制备SiC薄膜具有高沉积速率、成膜质量好等特点，尤其是成膜温度低，不影响基材的性能，所以很适用于金属表面改性。本课题就是通过磁控溅射的方法，在40Cr和T10钢的表面获得了SiC薄膜。通过x射线衍射、傅立叶红外光谱分析、摩擦磨损和划痕等试验研究了工艺参数、溅射方式以及中间层对薄膜质量的影响。实验结果表明：室温下用磁控溅射的方法所制备的SiC薄膜为非晶态，傅立叶红外光谱证实了薄膜中Si．C键的存在；用射频方式，功率为200w,时间为2小时制

3、备的薄膜表面光滑致密，结合力良好，磷合金中间层的加入能有效增加结合强度；SiC薄膜的摩擦系数约为钢基体的二分之一，中间层镍磷合金的加入进一步有效地减小了摩擦系数，降低了磨损量。射频法制备功率为200w,时问为2小时，工作气压为0．1Pa条件下的SiC／Ni—P双层薄膜性能最佳。关键词：SiC薄膜，磁控溅射，结合力，摩擦系数江苏大学硕士学位论文ABSTRACTIneachbranchofther矗aterialscience，thedevelopmentofthethinfilmmaterialsciencehadbeenoccupyingtheextremelyimportant

4、position．Compared谢ththebulkmaterial．也ethinfilmmaterialiSallentirelydifferentmateriallayerdepositedorpreparedonthebulkmaterialbyspecialmethodadopted．ThereasonwhythethinfilmmaterialisvaluediSthatitusuallyhasspecialperformanceorperformancecombinations．SiCiSmoreandmorevaluedandconcemedbypeoplein血

5、elastfewyearsbecauseofhavingveryhighcalorifics，chemistrystabilitiesandgoodphotoelectricityperformance．Currently，theconcentrationofthedomesticandinternationalresearchofthethinfilmofSiCiSinthefieldofmicro．electronCSandphotoelectricity．theprimaryusageofthesubstratematerialiSmonocrystallineSilico

6、n，diamondandWCetc．ThecommonpreparationmethodsincludeLiquidPhaseEpitaxial(LPE)，ChemicalVaporDeposition(CVD)，MolecularBeamEpitaxy(MBE)etc．However，inadditiontotheabove—mentionedcharacteristic．theSiCiSstillhavingthegoodmechanicsfunction，suchastheveryhighdegreeofhardness，tribologicalproportitieset

7、c．Therefore，itisalsothoughttobeoneofthemosthopefulmaterialsofgasturbing，rocketnozzles，andenginecomponentsinastronauticsandtheautomobileindustriesinthefuture．111epreparationofSiCfilmbymagnetronsputteringhasmanycharacteristics．suchashighdeposit