W-N单层膜、W-C-N复合膜及Ti-Al-Si-N/W-N多层膜的制备、微结构和性能研究

来源 :江苏科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:laoyoutiaosc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本论文采用反应磁控溅射制备了W-N单层膜、W-C-N复合膜和Ti-Al-Si-N/W-N多层膜,研究了氮气流量对W-N单层膜的微结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响;不同C靶功率对W-C-N复合膜的微结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响;不同负偏压对W-C-N复合膜的微结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响;并研究了不同调制周期Ti-Al-Si-N/W-N多层膜的结构、力学性能及摩擦磨损性能。研究结果表明:对W-N单层膜的研究表明,随着氮气流量的增加,薄膜的沉积速率显著下降,薄膜中分别出现α-W, β-W, β-W2N和δ-WN相;W-N薄膜的晶粒尺寸随着氮气含量的增加逐渐降低;薄膜的硬度和弹性模量随着氮气流量的增加呈现先增高后降低的趋势,在氮气流量值为10sccm时获得最值;W-N薄膜存在良好的膜基结合力(临界力Lc2>9N)和良好的抗磨损能力,随着氮气流量的增加,薄膜的摩擦系数和磨损量都呈现降低趋势,分别达到最低值0.32和6×10-6mm3·N-1m-1;W-N薄膜的主要磨损机制是磨粒磨损,氮气流量为20sccm时伴有氧化磨损。对不同C靶功率W-C-N复合膜的研究表明,C的加入,使W-N薄膜中生成立方β-WCN相,峰的位置位于β-WC和β-WN之间;随着C靶功率的增加,薄膜衍射峰向小角度偏移;由于C的固溶作用,导致W-N晶格畸变,从而使W-N薄膜硬度得到提高,最大硬度和弹性模量值在C靶功率为120W时获得,分别为36.70GPa和409.16GPa;室温和高温下的摩擦磨损实验表明,W-C-N薄膜的常温摩擦系数和磨损率随随C靶功率增加先减少后增加;高温时,薄膜摩擦系数高于常温摩擦系数;薄膜的主要磨损机理是磨粒磨损。对不同负偏压制备的W-C-N复合膜的研究表明,随着负偏压的升高,薄膜表面光滑程度得到提高;当负偏压小于等于80V时,薄膜表现出六方α-WCN相结构,随着负偏压的增加,逐渐从六方α-WCN相转变成立方β-WCN相;薄膜的硬度、弹性模量和膜基结合力随着负偏压的增大,都呈现先升高后降低的趋势,在负偏压为120V左右,力学性能得到优化;负偏压的加入,降低了薄膜的磨损率和摩擦系数,在负偏压为200V时,磨损率和平均摩擦系数分别达到最低值4.22×10-6mm3·N-1m-1和0.27;薄膜的主要磨损机理是磨粒磨损,随着负偏压不断升高,磨痕表面的犁沟越来越浅,在负偏压为120V时,还伴随着氧化磨损,负偏压为200V时,磨痕表面较为平整。对不同调制周期Ti-Al-Si-N/W-N多层膜的研究表明,采用磁控溅射方法制备的W-N、Ti-Al-Si-N薄膜和Ti-Al-Si-N/W-N多层膜均为面心立方结构且呈(111)面择优取向;随着调制周期的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐减小;多层膜在所研究的层厚范围内,硬度值比根据混合法则计算得到的值高5.9GPa左右,没有出现超硬效应;常温条件下,W-N层薄膜的加入有效降低了Ti-Al-Si-N单层膜的摩擦系数。升高温度至900℃时,W-O膜和Al、Ti元素的协调作用提高了Ti-Al-Si-N/W-N多层膜的抗磨损性能,摩擦系数下降到0.16。
其他文献
信息作为一种重要资源,越来越受到人们的重视,而政府信息作为公共资源更是受到广泛关注。随着我国社会主义市场经济体制的建立与完善,民主政治的发展与深化,公民权利意识的觉
本文将一种同时考虑界面可恢复弹性变形与不可恢复塑性变形的界面模型嵌入有限元分析软件ABAQUS的用户自定义材料子程序VUMAT中,并利用它来模拟新型界面材料纳米银焊膏搭接结
车辆-桥梁耦合体系具有很强的随机性,传统计算方法只是对样本值的计算,无法对车桥系统的随机性进行分析。本文将虚拟激励法应用于车辆-桥梁耦合系统随机动力分析当中,并与Mon
本文采用铜模吸铸的工艺制备了含有少量非晶的纳米级磁体,研究了不同厚度下Ti、Zr、C的元素添加对磁体微观组织和磁性能的影响。由于片状大块合金在将来的应用更加的方便,而这
生物胺(Biogenic amine, BA)是一种低分子量含氮化合物的总称,包括组胺、尸胺、腐胺、酪胺、胍丁胺、精胺、亚精胺等,存在于各种食品当中,摄入过量的生物胺将导致食物中毒。
含Ag的Al-Cu-Mg合金以其良好的耐热性能而已经引了材料研究者的重视。这种合金与传统的耐热铝合金相比,在150℃~250℃的高温范围内力学性能依然保持良好。但是高合金化的高强
本文旨在研究工程网络计划技术在FJ换流站工程进度管理中的应用。简要阐述了网络计划技术的基本理论。通过分析FJ换流站工程早期进度管理现状,查找进度管理存在的问题,指出运
文章从企业和供货商双方利益需求的角度出发,构建了一种旨在帮助管理者诊断供货商关系健康与否的业绩评价体系。
近年来 ,我国创建世界一流大学的工作取得了积极的进展 ,但也存在着若干误区。一是单纯地瞄准发达国家一流大学的成就 ,却忽视了取得这些成就的内在机制 ;二是在注重向发达国
在热轧钢板的轧制生产过程中,热轧机的振动是广泛而普遍存在的现象。轧机的振动易加速设备的磨损,提高生产成本,降低产品的质量和产量,大大地减少企业的经济效益。因此,研究热轧机