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《（ti，al）n薄膜力学性能及微观组织结构的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、上海交通大学硕士学位论文摘要（Ti,Al）N薄膜力学性能及微观组织结构的研究摘要和TiN薄膜相比，（Ti,Al）N薄膜具备了许多优良的特性，如：高硬度、抗高温氧化性能、良好的耐磨性等。因此，（Ti,Al）N薄膜在切削刀具、工模具领域应用广泛。本文以（Ti,Al）N薄膜为研究对象。采用反应磁控溅射的方法，利用Ti-Al镶嵌靶，在氮气-氩气混合气氛下，制备具有不同力学性能和结构成分的（Ti,Al）N薄膜。运用纳米压入法、划痕法和SEM、AFM、EDS、XRD、XPS等测试方法测量（Ti,Al）N薄膜的微观力学性能、表面形貌和组织结构。主要研究氮气分压、基体偏压等工艺参数对（Ti,Al）N薄
2、膜力学性能、表面形貌、组成成分及微观组织结构的影响规律，探讨（Ti,Al）N薄膜优良微观力学性能的形成机理。本试验制备的（Ti,Al）N薄膜最高硬度可达48GPa，弹性模量达到430GPa，最佳膜/基界面结合强度达到40N。通过EDS、XRD和XPS综合分析，薄膜主要相组成为Ti3AlN和非晶态AlN。Al原子固溶在TiN晶格中，引起晶粒尺寸的减小和应力状态的改变，同时弥散存在的非晶态AlN相是（Ti,Al）N薄膜具有优良力学性能的主要原因。氮气分压、基体偏压对（Ti,Al）N薄膜的微观力学性能、成分结上海交通大学硕士学位论文摘要构等均有较大的影响。随着氮气分压的增大，薄膜厚度随之降低
3、，纳米硬度逐渐增大，到达最大值后稍有减小。薄膜择优取向随氮气分压有较明显的变化，氮气分压增大，（111）取向逐渐减弱，（220）和（311）取向逐渐增强，并且晶粒尺寸逐渐细化。氮气分压较大时，薄膜内（Ti+Al）金属原子与N原子百分比含量约为1：1。随着基体偏压的增加，薄膜表面逐渐变得平滑，表面粗糙度逐渐降低，并且较大的入射能量使得薄膜中Al原子损失比Ti原子多。薄膜纳米硬度和膜/基界面结合强度随着基体偏压的增大逐渐升高，到达最大值后略有下降。关键词：（Ti,Al）N薄膜，力学性能，微观结构，工艺参数上海交通大学硕士学位论文摘要STUDYONMECHANICALPROPERTIESAN
4、DMICROSTRUCTUREOF(Ti,Al)NCOATINGSABSTRACTComparedtoTiNcoatings,(Ti,Al)Ncoatingshasavarietyofattractiveproperties,suchas:highhardness,thermalstability,wearresistance,etc.Therefore,(Ti,Al)Ncoatingsispopularinthefieldofcuttingtoolsandmoulds.Theresearchwasfocusedonthemechanicalpropertiesandmicrostru
5、ctureof(Ti,Al)Ncoatings.(Ti,Al)NcoatingswerepreparedwithTi-AlmosaictargetbyreactivemagnetronsputteringmethodintheatmosphereofNitrogenandArgon.Themechanicalproperties,microstructureandelementcompositionweredetectedbynanoindentor,SEM,AFM,EDS,XRD,XPS.Therelationshipbetweenmechanicalbehavior,microst
6、ructureandprocessingparameters(Nitrogenpartialpressureandbiasvoltage)weremainlystudiedaswellasthehardeningmechanismof(Ti,Al)Ncoatings.Thehardnessof(Ti,Al)Npreparedcanreachashighas48GPa,withtheYoung’sModuleof430GPa.Thehighestcriticalloadcanreach40N.TheresultsofEDS，XRDandXPSindicatedthatthephaseof
7、(Ti,Al)NcoatingspreparedwereTi3AlNandamorphousAlN.The上海交通大学硕士学位论文摘要outstandingmechanicalbehaviorof(Ti,Al)NcoatingswasprimarilyduetothefinergrainsizecausingbyAlreplacingTiinTiNcrystalandthedispersedexistenceofAlNphase.Nitroge
