CNx基納米復合及多層薄膜的制備與機械性能.pdf

1、本文設計并采用直流磁控濺射技術，制備了無定形碳氮基的納米復合薄膜(納米晶粒鑲嵌的碳氮基的TiCN薄膜)以及納米多層結構薄膜(TaN/a-CNx納米多層膜)，并對薄膜組織結構和機械性能的變化規(guī)律進行了系統的研究。
　　 1.在濺射氣壓不變的條件下改變氮氣和氬氣的流量比，通過磁控濺射Ti-C復合靶材，制備了不同組分和結構的TiCN納米復合薄膜。通過XPS分析，發(fā)現隨著氮氣流量增加，薄膜中N含量增加，C含量降低，Ti含量幾乎不變。結合

2、XRD、XPS分析以及平面HRTEM的觀察，發(fā)現未通入氮氣時，薄膜組成為結晶度較高的TiC；通入氮氣后，薄膜晶粒變?yōu)?-10 nm的TiN和Ti(C，N)，且隨氮氣流量的增大，薄膜中TiN和Ti(C，N)的比值有增大趨勢。Raman分析表明氮氣流量增加，薄膜中無定形碳含量增大。
　　 2.對TiCN薄膜的力學性能測試表明，通入30 sccm的氮氣時，薄膜的硬度和彈性模量均最大，并且表現出最佳的抗裂紋擴展能力和摩擦磨損性能。

3、>　　 3.采用磁控濺射在氮氣和氬氣氣氛下交替濺射Ta靶和C靶，制備了調制周期為8.5-12 nm的TaN/a-CNx多層膜。a-CNx層厚度為0.5 nm的TaN/a-CNx多層膜雖然具有多層層狀結構，但TaN的柱狀生長模式仍然較明顯。而厚度大于1 nm的a-CNx層能夠促使TaN重結晶，有效抑制TaN的柱狀生長方式并減小其晶粒尺寸。
　　 4.相比于單層TaN薄膜，TaN/a－CNx納米多層膜具有較高的硬度。利用球-盤式摩