鋼基SiC耐磨薄膜制備研究.pdf

1、材料科學(xué)的各分支中，薄膜材料科學(xué)的發(fā)展一直占據(jù)了極為重要的地位。薄膜材料是相對塊體材料而言的，是人們采用特殊的方法，在塊體材料的表面沉積或制備的一層與塊體材料性質(zhì)完全不同的物質(zhì)層。薄膜材料受到重視的原因在于它往往具有特殊的材料性能或性能組合。 SiC由于具有非常高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)良的光電性能，近幾年來越來越受到人們的重視和關(guān)注。目前，國內(nèi)外對于SiC薄膜的研究主要集中在微電子，光電領(lǐng)域，使用的基材以單晶硅、金剛石，W

2、C等為主，制備的方法常用有液相外延(LPE)、化學(xué)汽相沉積(CVD)、分子束外延(MBE)等。然而，SiC除了具有上述特性外，還具有優(yōu)良的力學(xué)性能：如很高的硬度、耐磨性能等等，因此，在宇航和汽車工業(yè)中也被認(rèn)為是未來制造燃?xì)廨啓C(jī)、火箭噴嘴和發(fā)動機(jī)部件最有希望的材料之一。 磁控濺射制備SiC薄膜具有高沉積速率、成膜質(zhì)量好等特點(diǎn)，尤其是成膜溫度低，不影響基材的性能，所以很適用于金屬表面改性。本課題就是通過磁控濺射的方法，在40Cr和T

3、10鋼的表面獲得了SiC薄膜。通過X射線衍射、傅立葉紅外光譜分析、摩擦磨損和劃痕等試驗研究了工藝參數(shù)、濺射方式以及中間層對薄膜質(zhì)量的影響。 實驗結(jié)果表明：室溫下用磁控濺射的方法所制備的SiC薄膜為非晶態(tài)，傅立葉紅外光譜證實了薄膜中Si-C鍵的存在；用射頻方式，功率為200W，時間為2小時制備的薄膜表面光滑致密，結(jié)合力良好，磷合金中間層的加入能有效增加結(jié)合強(qiáng)度；SiC薄膜的摩擦系數(shù)約為鋼基體的二分之一，中間層鎳磷合金的加入進(jìn)一步有