不同调制比NbSiN／VN多层膜微观结构、力学和摩擦性能研究.pdf

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1、第34卷第3期真空科学与技术学报2014年3月CHINESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY不同调制比NbSiN／VN多层膜微观结构、力学和摩擦性能研究鞠洪博喻利花许俊华(江苏科技大学先进焊接技术江苏省重点实验室镇江212003)SynthesisandCharacterizationofMicrostructuresandMechanicalPropertiesofNbSiN／VNMultilayerFilmsjuHongbo，YuLihua，XuJunhua(KeylaboratoryofAdvancedWeldingTechn

2、ologyofJiangsuProvince，JiangsuUniversityofScienceandTechnology，删212003，Ch／na)AbstractTheNbSiN／VNmulti—layerfilmsweredepositedbymulti—target，unbalancedreactivemagnetronsputter—ing．Theimpactsofthegrowthconditionsonthemicmstructuresandmechanicalpropertieswereevaluated．TheNbSiN／VNmulti—layer

3、filmswerecharacterizedwithX-mydifraction，scanningelectronmicroscopy，energydispersivespec—troscopy，andconventionalsurfaceprobes．Theresultsshowthatthefcc—andhcp—phasecoexisted，andthatthemodulationratioconsiderablyafectsthephase—structureandmechanicalpropertiesoftheNbSiN／VNmulti-layerfilms．

4、Forinstance，grownataratiorangingfrom5：1to5：3(1～3BillthickVNlayer)，thefcc—phasedNbSiN／VNfilmswithaVN(1lO)pm—ferredgrowthorientationwereobserved，andatamtiorangingfrom5：5to5：10(5—10BinthickVNlayer)，山ehcp—phasedNbSiN／VNfilmswithaNbSiN(101)preferentialgrowthorientationwereobserved．Moreover，as

5、theVNthicknessin—creased，thefrictioncoeficiemoftheNbSiN／VNfflmsagainstthe03surfacesdroppedalittleandthenbecameacon—stant；anditsmicro—hardnessalsodecreased．KeywordsRFreactivemagnetronsputtering，NbSiN／VNmulti—layersfilms，Miemstructure，Hardness，Frictionproperty摘要采用多靶共焦射频磁控溅射制备不同调制比的NbSiN／VN

6、多层膜。利用x射线衍射、扫描电镜、能量色散谱、纳米压痕仪及摩擦试验机对薄膜的成分、相结构、力学及摩擦性能进行分析。结果表明，NKSiN／VN多层膜为fcc与hcp混合结构，NbSiN／VN多层膜的显微硬度随VN调制层厚度的增加而逐渐降低，室温条件下，以Al203为摩擦副的NKSiN／VN多层膜平均摩擦系数受调制比影响显著，随VN层厚度的增加，多层膜平均摩擦系数先降低后保持稳定。关键词射频磁控溅射NbSiN／VN多层膜相结构力学性能平均摩擦系数中图分类号：TG174．444文献标识码：Adoi：10．3~9／j．ism．1672—7126．2014．03．09过渡族金属氮

7、化物薄膜现已被广泛的应用在诸有效手段l_1，4J，例如TM．X—N薄膜(卟I表示过渡族金如刀具加工等工业领域。但是，随着工业加工技术属，x表示、si等元素)能够体现出比TMN更为优的迅猛发展，对刀具薄膜提出了更高的性能要求(这异的力学和热稳定性能。Veprek等l_5]报道称TiSiN些性能如高速高温、高精度、高可靠性、长寿命等)。薄膜有着比金刚石更为优异的力学性能，其硬度可因此，如何提升薄膜材料的上述性能是摆在国内外以高达80～105GPa。从而引发了国内外学者研究科学家和工程师面前的一个严峻挑战llI3]。TM．Si．N体系的热潮。尽