復(fù)合硬質(zhì)涂層中非晶相尺寸對(duì)力學(xué)性能的影響.pdf

1、硬質(zhì)涂層具有高硬耐磨及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)刀具、切削加工和汽車零件等方面。硬質(zhì)涂層在生產(chǎn)應(yīng)用中容易出現(xiàn)脆性斷裂，單純提升涂層硬度已經(jīng)不能滿足要求，此領(lǐng)域的研究方向逐漸轉(zhuǎn)向提升涂層的綜合力學(xué)性能:制備硬度、韌性及耐磨性能均優(yōu)異的復(fù)合涂層。將納米晶和非晶相有效復(fù)合，可改善涂層的綜合力學(xué)性能，因此成為目前研究的主流方向。但目前研究人員多關(guān)注于納米晶和納米晶-非晶界面在該體系中的作用，而對(duì)非晶相的相關(guān)研究較少。本文旨在通過(guò)有限元

2、(ABAQUS)和磁控濺射兩種途徑，制備TiN/a-SiN和TiN/a-C多層膜，研究調(diào)制周期中非晶相(a-SiN和a-C)的變化對(duì)復(fù)合硬質(zhì)涂層的力學(xué)性能影響。
　　本文使用磁控濺射法制備出晶態(tài)TiN與非晶態(tài)a-SiN周期交替的TiN/a-SiN多層膜。研究發(fā)現(xiàn)，隨著調(diào)制周期中a-SiN層厚度的不斷增大，多層膜的硬度和楊氏模量表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。在a-SiN層厚度較低時(shí)，多層膜保持較高的硬度與楊氏模量;進(jìn)一步增大a-SiN層厚度，多層

3、膜硬度和楊氏模量出現(xiàn)明顯下降。涂層壓痕韌性則隨著a-SiN層厚度增加，表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)a-SiN層厚度適宜時(shí)，高硬度的TiN層可提供一定的支撐，避免a-SiN層出現(xiàn)較大變形;同時(shí)a-SiN層又可以緩解TiN層中的應(yīng)力集中，抑制裂紋產(chǎn)生和延伸，這種協(xié)同作用可使得多層膜壓痕韌性提高。研究還發(fā)現(xiàn)，多層膜的摩擦性能與壓痕韌性正相關(guān)，當(dāng)壓痕韌性較高時(shí)，多層膜的摩擦性能較好、磨損率較低。
　　本文進(jìn)一步制備出晶態(tài)TiN與非晶態(tài)a-