TiVCN復(fù)合膜與TiN-VCN,TiCN-VCN多層膜的性能研究.pdf

1、采用多靶磁控濺射技術(shù),制備了一系列不同石墨靶功率的TiCN復(fù)合膜、不同釩靶功率和石墨靶功率的TiVN和TiVCN復(fù)合膜及調(diào)制比為1:1不同調(diào)制周期的TiN/VCN和TiCN/VCN多層膜。利用X射線衍射儀、納米壓痕儀、高溫摩擦磨損測試儀和掃描電子顯微鏡研究了各種薄膜的微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及室溫和高溫摩擦磨損性能。
　　對一系列不同石墨靶功率的TiCN復(fù)合膜研究表明:TiCN薄膜為面心立方結(jié)構(gòu),隨著石墨靶功率的增加,TiCN(111)峰

2、逐漸寬化,晶粒尺寸逐漸減小,薄膜最后接近非晶結(jié)構(gòu);隨著石墨靶功率的增加,薄膜的硬度與彈性模量呈先增大后減小的趨勢,最大硬度和彈性模量值在石墨靶功率為90W時(shí)獲得,分別為28.2GPa和230GPa;室溫與高溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究表明,室溫下TiCN復(fù)合膜隨著石墨靶功率的增加,摩擦系數(shù)值逐漸減小,TiCN復(fù)合膜的耐磨性能也有很大的提高,當(dāng)環(huán)境溫度升高到300℃至500℃時(shí),TiCN薄膜摩擦系數(shù)明顯增大。TiCN復(fù)合膜的摩擦磨損性能受薄膜微結(jié)構(gòu)

3、,空氣中的水蒸氣和氧氣及環(huán)境溫度等一系列因素的影響。
　　對一系列不同釩靶功率和石墨靶功率的TiVN和TiVCN復(fù)合膜研究表明:當(dāng)釩靶功率為60W時(shí),TiVN薄膜的硬度達(dá)到最大值,為25.02GPa。在此基礎(chǔ)上逐漸加入C元素,當(dāng)石墨靶功率為20W時(shí),TiVCN薄膜的硬度達(dá)到最大值,為28.51GPa。隨著石墨靶功率進(jìn)一步增加,薄膜的硬度值開始逐漸降低;室溫下,隨著石墨靶功率的增加,TiVCN薄膜的摩擦系數(shù)逐漸減小;高溫下,TiVC

4、N復(fù)合膜的摩擦系數(shù)隨著溫度的升高先增加后減小再增加。高溫下TiVCN復(fù)合膜表面生成Magnéli相V2O5,具有很好的減磨作用和自適應(yīng)機(jī)制。
　　對一系列調(diào)制比為1:1不同調(diào)制周期的TiN/VCN多層膜研究表明:TiN/VCN多層膜是δ-NaCl面心立方結(jié)構(gòu)和無定形結(jié)構(gòu)組成;TiN/VCN多層膜的最大硬度值為28.71GPa,約為混合法則計(jì)算硬度值的1.23倍,分析了TiN/VCN多層膜的致硬機(jī)理;室溫下TiN/VCN多層膜摩擦系

5、數(shù)與TiN單層膜摩擦系數(shù)相近;但當(dāng)環(huán)境溫度為700℃時(shí),相對TiN單層膜,TiN/VCN多層膜的摩擦系數(shù)較低。晶體化學(xué)方面,Magnéli相V2O5的離子勢較大,容易剪切斷裂,從熱測量方法角度考慮了V2O5的熔點(diǎn)較低,在700℃時(shí)充當(dāng)了液體潤滑劑的作用,因此TiN/VCN在高溫下具有很好的摩擦性能。
　　對一系列調(diào)制比為1:1不同調(diào)制周期的TiCN/VCN多層膜研究表明:不同調(diào)制周期的TiCN/VCN多層膜的硬度與混合法則法計(jì)算硬