W 含量对 ZrAlWN 复合膜微结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响.pdf

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1、第28卷第3期江苏科技大学学报(自然科学版)Vo1．28No．32014年6月JournalofJiangsuUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Jun·2014doi：10．3969／j．issn．1673—4807．2014．03．007W含量对ZrAIWN复合膜微结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响赵羽丰，黄婷，许俊华(江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏镇江212003)摘要：采用反应磁控溅射法沉积了一系列不同w含量的ZrA1WN

2、复合膜，利用扫描电子显微镜、x射线衍射仪、纳米压痕仪和摩擦磨损仪研究了复合膜的微结构、力学性能和摩擦磨损性能。研究表明，当w的原子百分含量小于30．19％时，ZrA1WN薄膜与ZrA1N薄膜微结构相似，为fcc—ZrA1WN+hcp—A1N两相共存；当w的原子百分含量在30．19％～36．05％时，A1N(110)衍射峰消失，薄膜中出现了fcc—W：N(111)和(200)衍射峰，此时薄膜为fcc—ZrA1WN+fcc—W：N结构；随着w的含量进一步升高，薄膜出现fcc—W(200)衍射峰，此时薄膜为fec—

3、ZrA1WN+fcc—W：N+fcc—w三相共存。随着w含量的增加，复合膜的硬度先增大后减小，当w的原子百分含量为30．19％时，硬度高达26．70GPa．常温下，随w含量的增加，复合膜的摩擦系数先升高后降低，但磨损率逐渐减小；高温下，复合膜的摩擦系数随着温度的升高先增大后减小，当温度为700oC时，摩擦系数为0．51．文中还讨论了不同温度下ZrA1WN薄膜的摩擦机理．关键词：ZrA1WN复合膜；微结构；力学性能；摩擦磨损性能中图分类号：TG174．44文献标志码：A文章编号：1673—4807(2014)0

4、3—0234—05Microstructure，mechanicalandtribologicalpropertiesofZrAIWNcompositefilmswithdiferentWcontentZhaoYufeng，HuangTing，XuJunhua(SchoolofMaterialScienceandEngineering，JiangsuUniversityofScienceandTechnology，ZhenjiangJiangsu212003，China)Abstract：AseriesofZ

5、rAlWNnano．compositefilmswithdifferentWcontentwassynthesizedbyreactivemagne-tronsputteringtechnique．，rhemicrostructure．mechanicalandtribologicalpropertiesofZrAlWNfilmswerein—vestigatedbyX—raydiffraction．nano—indentationandhigh—temperatureball—on—disctribo—me

6、tertechnology．TheresultsshowedthatZrAlWNfilmexhibitedthefcc—ZrA1WN+hcp—AlNstructureifWcontentwaslowerthan30．19％；asWcontentwas30．19％～36．05％，A1N(110)disappearedandfcc—W2N(111)(200)ap—peared，andthefilmexhibitedthefcc—ZrA1WN4-fcc—W，Nstructure；whenWcontentwasabo

7、ve36．05at．％，fcc—W(200)appearedandthefilmexhibitedthefcc—ZrAlWN+fcc—W，N4-fcc—Wstructure．ThehardnessoftheZrA1WNfilmsincreasedandthendecreasedwithincreasingWcontentandthehJghestvaluewas26．70GPa．30．19％W．Atroomtemperature，thefrictioncoemcientoftheZrA1WNfilmsincr

8、easedandthende．creasedwithincreasingWcontent，whilewearratedecreasedgradually．Atelevatedtemperature，thefrictionCO—efficientofZrAlWNfilmsincreasedandthendecreased．Thefrictioncoemcientwas0．57at700oC．Thetr