tinaln纳米多层膜的制备与性能研究

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1、摘要表面工程作为一门新兴的综合性学科，近年来，在国内外得到了迅速的发展．实践表明，表面工程的运用能有效改善材料的表面性能，提高生产力，节约资源．硬质薄膜因能显著改善刀具的切削性能及工具的抗磨损性能，提高其使用寿命以及增加产品的美观度而备受关注．近二十年来发展起来的纳米多层膜。由于在较小的调制周期下表现出比单一膜层更优异的综合力学性能而成为继单层硬质薄膜后另一类具有良好发展前景的硬质薄膜材料．离子束增强磁控溅射技术制各膜层致密，离子柬可以对界面进行修饰，能制备出界面清晰的多层膜。本文利用非平衡磁控溅射结合离子源技术制备了TiN膜和TiN／AlN纳

2、米多层膜。采用了高角及低角XRI)、HRTEM、SEM、显微硬度计、划痕仪等技术对膜层的结构及性能进行了表征；并研究了不同工艺参数对多膜层主要力学性能的影响，得到了最佳的制备工艺。主要研究结果如下：(I)离子束增强非平衡溅射技术制备TiN薄膜的研究，研究了负偏压、氮气流量、离子源电流、基体温度等对膜／基绩合力、硬度等性能的影响：褥到了它们对膜厚层主要力学性能的影响规律，实验证明：在基体温度为200℃、基体偏压为-150V、氮气流量为35sccm、离子源电流为6A、靶电流为12A时得到的膜层性能最优。膜层为金黄色、硬度达到2600Hv、结合力达到

3、41N。(2)离子束增强非平衡溅射技术制备TiN／AIN纳米多层膜的研究，主要研究了该膜层的力学性能，获得了具有一定超硬效应的小调幅周期TiN／AIN纳米多层膜．研究了氮气流量和负偏压对膜层性能的影响，证明随着这两种因素的变化膜层的硬度都存在一个极值。TiN／AIN纳米多层膜的最佳制备工艺参数如下：基体温度为150℃、偏压为一IOOV、氮气流量为45sccm、离子源电流为6A、Ti靶电流为10^，AI靶功率为5．5KW．膜层硬度达到3100Hv、结合力达到50N以上。TiN／AIN纳米多层膜的主要硬化机理是细晶强化和界面对位错的阻碍作用。(3)

4、研究了TLN／AIN纳米多层膜抗腐蚀试验及抗氧化性能试验证明：TiN／AIN纳米多层膜具有比TiN薄膜更优异的耐腐蚀及抗氧化性能。能提高膜层在酸性和高温工作环境条件下的使用寿命．广东l：业大学‘r学硕+学位论文关键词多功能离子镀、TiN薄膜、纳米多层膜，TiN／A1N、超硬效应AbstractSurfaceengineering,assnewlysynthesissubject,hasbeenprosressedrapidlyinrecentyeas·Itw髂provedthattheapplicationofsurfaceengineerin

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7、eticalinvestigationandpracticalapplicationinalgineering’whicharousemuchattraction．T烈IAINna∞-multilayersweredepositodbyanewcombinedionsoI豫。unbalancereactivem《；nnronsputterillgsetup．ThemicrostructureandhardnessoffilmwascharacterizedbyX-rayd黝ion,transmissionelectronmicroscopy,s

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