磁控濺射TiAlSiN硬質(zhì)膜氧化性能研究.pdf

1、TiN、TiAlN、TiAlSiN等過渡金屬氮化物硬質(zhì)膜具有較高的硬度，耐磨性及高溫抗氧化性被廣泛的應(yīng)用于刀具、模具、航空以及裝飾等領(lǐng)域。
　　在本課題組研究基礎(chǔ)上，利用磁控濺射技術(shù)，在高速鋼基體上沉積了 TiAlN和TiAlSiN薄膜，并對薄膜進行真空和大氣熱處理。通過X射線衍射儀分析了薄膜的相結(jié)構(gòu)、利用掃描電子顯微鏡和自帶的能譜儀對薄膜的表面形貌和成分進行了表征、采用激光共聚焦顯微鏡觀察薄膜的表面粗糙度，納米壓痕儀測得薄膜的硬

2、度。
　　研究了不同Al靶功率和Si靶濺射電流兩個主要工藝參數(shù)對TiAlN和TiAlSiN薄膜的相結(jié)構(gòu)、表面形貌、膜層成分和納米硬度的影響規(guī)律，得到了最高硬度條件下的TiAlN和TiAlSiN薄膜實驗室工藝。并考察了TiAlSiN薄膜在真空和大氣高溫?zé)崽幚砗蟊∧は嘟Y(jié)構(gòu)、表面形貌、膜層成分和納米硬度的變化。
　　實驗結(jié)果表明，TiAlN薄膜具有面心立方結(jié)構(gòu)，隨著Al靶功率的增加，薄膜表面粗糙度降低。在 Al靶功率為80W時，硬

3、度和彈性模量達到最大值分別為16.81GPa和250.9GPa。當(dāng)Al靶功率增加到120W時，會形成Ti3Al2N2六方相。
　　對于TiAlSiN薄膜，隨著Si含量的增加，薄膜硬度和彈性模量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，當(dāng)Si含量為16.48at.％時，薄膜具有最大的硬度和彈性模量，分別為26.43GPa和303.5GPa，同時具有最高的塑性變形抗力。此時薄膜為nc-（Ti，Al） N/a-Si3N4復(fù)合結(jié)構(gòu)。Si含量過高會產(chǎn)生過多的