調(diào)制脈沖磁控濺射制備納米復(fù)合鈦鋁硅氮涂層研究.pdf

1、本文采用閉合場(chǎng)非平衡調(diào)制脈沖磁控濺射技術(shù)制備納米復(fù)合鈦鋁硅氮涂層，研究濺射工藝參數(shù)如濺射靶材成分、濺射氣壓和濺射平均功率對(duì)涂層結(jié)構(gòu)與性能的影響，分析納米復(fù)合鈦鋁硅氮涂層成分、結(jié)構(gòu)與性能之間的作用機(jī)理與規(guī)律，進(jìn)而選擇制定閉合場(chǎng)非平衡調(diào)制脈沖磁控濺射系統(tǒng)制備納米復(fù)合鈦鋁硅氮涂層最優(yōu)工藝參數(shù)。
　　閉合場(chǎng)非平衡調(diào)制脈沖磁控濺射系統(tǒng)制備納米復(fù)合鈦鋁硅氮涂層，使用不同Al含量TiAlSi合金靶材在閉合場(chǎng)非平衡調(diào)制脈沖磁控濺射系統(tǒng)中制備納米復(fù)

2、合nc-(Ti1-xAlx)N/a-Si3N4涂層，隨著x值升高（Al含量升高），涂層硬度先升高而后降低。其升高原因?yàn)榧{米復(fù)合涂層中(Ti1-xAlx)N晶體相硬度隨著Al原子在TiN晶格中固溶而升高，涂層最高硬度為34GPa，但當(dāng)(Ti1-xAlx)N晶體中x大于等于0.6時(shí)，(Ti1-xAlx)N晶體結(jié)構(gòu)將由NaCl面心立方向ZnS六方轉(zhuǎn)變，引起晶體相硬度的急劇降低，進(jìn)而降低納米復(fù)合涂層整體硬度，最低硬度為18GPa。
　　隨

3、著濺射氣壓的增加，涂層由致密類(lèi)非晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樨灤┑闹鶢罹ЫY(jié)構(gòu)，涂層沉積速率和殘余壓應(yīng)力降低。涂層硬度與涂層殘余壓應(yīng)力之間存在線性關(guān)系，隨著濺射氣壓的升高，涂層內(nèi)部殘余壓應(yīng)力降低，涂層硬度降低。當(dāng)濺射氣壓為0.11Pa時(shí)，涂層殘余應(yīng)力和硬度分別為-369.67MPa和20.46GPa，濺射氣壓升高至0.70Pa后，涂層殘余應(yīng)力和硬度分別為50.17MPa和14.46GPa。
　　濺射平均功率升高會(huì)提高濺射等離子體中金屬離子離化程度，

4、涂層在高能量粒子轟擊下將產(chǎn)生原子尺度加熱效應(yīng)，促進(jìn)涂層中條幅分解的進(jìn)行，形成界面清晰的非晶包裹納米晶結(jié)構(gòu)，有助于納米復(fù)合涂層性能改善，尤其是其硬度提高。當(dāng)濺射平均功率為1kW時(shí)，涂層硬度為16.43GPa，濺射氣壓升高至4kW時(shí)，涂層硬度增加至21.28GPa。
　　采用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法中多重線性回歸分析得出涂層硬度與濺射工藝參數(shù)之間的回歸方程，并繪制調(diào)制脈沖磁控濺射制備納米復(fù)合鈦鋁硅氮涂層工藝特性圖，獲得制備高硬度納米復(fù)合鈦鋁硅氮