【摘 要】
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本文采用闭合场非平衡调制脉冲磁控溅射技术制备纳米复合钛铝硅氮涂层,研究溅射工艺参数如溅射气压和溅射平均功率对涂层结构与性能的影响,分析纳米复合钛铝硅氮涂层成分
【机 构】
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大连理工大学材料科学与工程学院表面工程研究室,辽宁大连 116024
【出 处】
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第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛
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本文采用闭合场非平衡调制脉冲磁控溅射技术制备纳米复合钛铝硅氮涂层,研究溅射工艺参数如溅射气压和溅射平均功率对涂层结构与性能的影响,分析纳米复合钛铝硅氮涂层成分、结构与性能之间的作用机理与规律,进而选择制定闭合场非平衡调制脉冲磁控溅射系统制备纳米复合钛铝硅氮涂层最优工艺参数.随着溅射气压的增加,涂层由致密类非晶结构转变为贯穿的柱状晶结构,涂层沉积速率和残余压应力降低.涂层硬度与涂层残余压应力之间存在线性关系,随着溅射气压的升高,涂层内部残余压应力降低,涂层硬度降低.当溅射气压为0.11Pa时,涂层残余应力和硬度分别为-369.67 MPa和20.46GPa,溅射气压升高至0.70Pa后,涂层残余应力和硬度分别为50.17MPa和14.46GPa.溅射平均功率升高会提高溅射等离子体中金属离子离化程度,涂层在高能量粒子轰击下将产生原子尺度加热效应,促进涂层中条幅分解的进行,形成界面清晰的非晶包裹纳米晶结构,有助于纳米复合涂层性能改善,尤其是其硬度提高.当溅射平均功率为1kW时,涂层硬度为16.43GPa,溅射气压升高至4kW时,涂层硬度增加至21.28GPa.综上所述,获得制备高硬度纳米复合钛铝硅氮涂层的工艺条件为较高溅射平均功率(≥4kW)和低溅射气压(≤0.3Pa).
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