磁控濺射Cr-Me-N薄膜微結構調(diào)控及增韌機制研究.pdf

1、針對如何提高CrN基硬質(zhì)薄膜韌性的命題，本文采用閉合磁場非平衡磁控濺射離子鍍沉積技術制備了CrN薄膜，在此基礎上添加Al、Nb元素獲得CrN/AlN、CrN/CrAl/NbN多層調(diào)幅結構薄膜和CrAlN、CrAlNbN復合薄膜。應用壓入法測定薄膜的四角裂紋長度，并用壓痕斷裂力學理論計算出薄膜的斷裂韌性;分析研究具有不同晶體取向的CrN鍍層、含Al、Nb等不同添加元素的Cr-Me-N基薄膜的抗裂能力，討論不同鍍層的韌性變化原因，并提出可能

2、提高硬質(zhì)薄膜韌性的技術途徑。
　　研究結果表明，隨CrN薄膜沉積偏壓提高，沉積率降低，而膜層的微晶尺寸先是稍有減小，到-70V時微晶尺寸達到最小值15.86nm。然后微晶尺寸有所增大。薄膜的晶格畸變量ε則是隨漸射偏壓提高而逐漸增加的，只是開始增加比較緩慢，偏壓到-80V后快速增加。薄膜擇優(yōu)生長取向隨偏壓升高發(fā)生了從(200)向(111)的轉變。
　　添加Al和Nb后，CrN基薄膜的斷面和表面形貌發(fā)生了明顯的變化。單一添加Al

3、使鍍層的生長晶柱頭部變粗大，缺陷增多;Al、Nb共添加明顯起到了抑制膜層晶體長大的傾向;從XRD衍射結果分析添加Al和Nb后薄膜相結構仍然是以面心立方CrN相為主，說明Al和Nb固溶于CrN相中。
　　對CrAlN復合鍍層，不同Al靶電流彈性模量變化不大;但硬度接近時斷裂韌性可明顯不同，故單一硬度指標不適合判定鍍層的抗裂能力。斷裂韌性與鍍層抗裂能力較一致。共沉積CrAlN鍍層中高的Al靶電流將使鍍層中缺陷增多，表面變粗糙，致密度下