溅射靶材对TiAlN涂层形貌、结构和力学性能的影响-论文.pdf

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1、真空科学与技术学报第34卷第7期714CHINESEJ0URNAL0FVAC删MSCIENCEANDTECHNOIoGY2014年7月溅射靶材对TiA1N涂层形貌、结构和力学性能的影响梁俊才，。，周武平，，。张凤戈，，穆健刚1,2,3赵海波(1．钢铁研究总院北京100081；2．安泰科技股份有限公司北京100081；3．北京市镀膜靶材重点实验室北京100081；4．四川大学分析测试中心成都610064)InfluenceofTargetonMicrostructuresandMechanical

2、BehaviorofTiAINCoatingsLiangJuncai，，ZhouWuping'，”，ZhangFengge’，MuJiangang，，一，ZhaoHaibo4(1．CentralIron&SteelResearchlmtitute，Beijing100081，Ch／na；2．AdvancedTechnology&Mater／alsCo．，Ltd．，Be0"／ng100081，Ch／na；3Be0"／ng脚LaboratoryofCoatingTargets，Beifing1000

3、81，China；4．TheAnalysisandTestingCentre，SichnanUniversity，Chengdu610064，China)AbstractTwotypesofTiAlalloytargets，TargetsAandB，werefabricatedbypowdermetallurgyandvacuumsmelt．ing，respectively．TheTiMNcoatingsweresynthesizedbyreactivemagnetmnsputteringofd

4、iferentTiall0ytargets．ThecoatingswerecharacterizedwithX—raydifraction，scanningelectronmicroscopy，atomicforcemicroscopyandconventionalmechanicalprobes．Theresultsshowthatthetargettypestronglyafectsthemicrostmetures，phasestructuresandmechani—calproperti

5、esoftheTiA1Ncoatings．Forexample，Target—Aresultedin44％higherdepositionrate，24％lowersurfaceroughness，smallerandfewermetallicmicro-dropletthanTarget—B．DepositedwithTarget—A，theTiA1Ncoatingsconsistedofstablesingle—phasedcolumnarTi2A1Ngrains，whilesynthesi

6、zedwithtarget—B，thecoatingscontainedTi2A1Nandc-TiNphases．Besides，whenitcomestohardnessandinterfacialadhesion，thesmeltedtargetoutperformsthe“powdertarget’’possiblybecauseoftheirdiferencesintextureandthermalconductivity．KeywordsSputteringtarget，TiAINco

7、ating，Morphology，Structure，Hardness，Adhesion摘要采用粉末冶金和真空熔炼方法制备了原子比为TiSOAI50的合金靶材，利用磁控溅射工艺在同一工艺参数下制备了TiA]N涂层，借助扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕和结合强度实验，研究了溅射靶材对TiA1N涂层的形貌、结构和力学性能的影响。结果表明：粉末靶材中n和以单质相存在，Ti镶嵌于基体周围，熔炼靶材中形成了删和合金化片层组织；由于两种靶材在组织结构和导热性能上的不同导致其溅射产额、靶材温度和

8、溅射金属离子能鼍等都出现了明显的差异；对涂层的影响表现为，相比于熔炼靶材涂层，粉末靶材涂层的沉积速率高44％，表面粗糙度低24％，涂层表面熔滴数目和尺寸较小；粉末靶材涂层呈现Ti2A1N相等轴晶生长方式，熔炼靶材涂层由于沉积温度较高表现为Ti2A1N相和TiN相，以等轴晶和柱状晶混合生长；相结构的不同导致涂层的硬度和结合强度出现差异，粉末靶材涂层硬度为25．69GPa，结合强度属于HF一3，熔炼靶材涂层的硬度为28．22GPa，结合强度属于HF-5。关键词溅射靶材TiA1N涂层形貌结构硬度结合强