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时间:2019-05-15
《双靶直流反应磁控共溅射沉积TiAlN薄膜及其性能研究》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、东北大学硕士学位论文摘要双靶直流反应磁控共溅射沉积TiAIN薄膜及其·I生能研究摘要作为TiN硬质薄膜最有前景的替代材料,TiAIN薄膜比TiN具有更优良的特性,如高的硬度、良好的耐蚀性和耐磨性等。因此,TiAIN薄膜在切削刀具、模具领域具有更广泛的应用。本文采用双靶直流反应磁控溅射法在金属基片上制备了TiN、TiAlN薄膜,并对它们的性能进行了测试分析。研究了N2分压、靶功率和基体温度等工艺条件对TiN、TiAIN薄膜成分及性能的影响,制备出了高硬度,高耐磨性的薄膜。利用XRD分析了薄膜的结构及成分,结果表明:所制备的TiN薄膜为fccNaCl型结构,具有(111)取向
2、。TiAlN薄膜的成分比较复杂,在Al靶功率为150W时,薄膜中只有TiN相。随Al靶功率的增加,薄膜的主要组成相为A1N和AITi3N。用扫描电镜(SEM)观察了TiAlN薄膜的表面形貌,结果表明,Al元素的加入细化了薄膜晶粒。当N2分压为6.0x10~Pa,基体温度为300*(2,AI靶功率为350W时,薄膜为细条状结构,晶粒致密均匀,尺寸约为050x200nm3。A1靶功率为450W时,薄膜为针状结构,尺寸约为200nm。用显微硬度仪测了薄膜的显微硬度,其中TiN薄膜的显微硬度达到1920HV,TiAlN薄膜的显微硬度达到2900HV。可以看出,TiAIN薄膜的硬度
3、明显高于TiN。对薄膜进行中性盐雾试验,结果表明:TiAlN薄膜比TiN薄膜具有更好的耐蚀性。并且在基体温度为400。C,N2分压为6.0x10~Pa,AI靶功率为350W时,TiAIN薄膜的耐蚀性最好。在基体温度为400。C,N2分压为6.0x10之Pa条件下制备了TiAlN薄膜,研究Al靶功率对薄膜耐磨性的影响。结果表明:在Al靶功率为350W时,薄膜的耐磨性最好。关键词:TiN薄膜;TiAIN薄膜;磁控溅射;显微硬度;耐蚀性;耐磨性一II—东北大学硕士学位论文AbstratePreparationandpropertiesofTiAlNfilmsbydual—tar
4、getD.C.reactivemagnetronCO-sputteringAbstractAsthemostpromisingalternativematerialsofTiNthinfilms.TiAlNthinfilmshaveavarietyofattractiveproperties,suchas:highhardness,corrosionresistance,weal"resistanceetc.Therefore,TiAlNthinfilmsaremorepopularinthefieldofcuttingtoolsandmouldsthan乃ⅣInthis
5、paper,TiN,TiAINthinfilmswerepreparedinthemetalsubstratesbyadual-targetDCreactivemagnetronCO—sputteringsystem.,andtheirperformancehasbeentested.Bychangingthenitrogenpartialpressure,thetargetpowerandthesubstratetemperatureconditions,westudiedtherelationsofthepreparationprocessofthinfilmsand
6、theircompositionandproperties.Inthispaper,wesuccessfullypreparedthinfilmswithhighhardnessandhighwearresistance.XRDwasusedtostudythestructureandcompositionofthinfilms,andtheresultsshowthatTiNthinfilmthatwepreparedisfccNaClstructureandallpossessTiN(111)tropism.TheTiAINthinfilmshavemorecompl
7、excomposition,whenA1targetpoweris350W,TiNphaseisonlydetectedinthethinfilm.WiththeincreaseofA1targetpower,themainphasesofTiAlNthinfilmswepreparedareAlNandA1Ti3N.ThesurfacemorphologiesofTiAINthinfilmswereanalyzedbySEM.TheresultsshowthatthegrainsizeofTiAlNthinfilmsbeco
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