磁控溅射制备硅基哈氏合金薄膜结构及性能研究

发布时间：2020-06-22 07:05

【摘要】：哈氏合金C-276作为一种耐腐蚀的镍基合金,在工业领域中得到了广泛的应用,将其制备成薄膜能在有效利用材料特性的基础上降低使用成本。本文采用直流磁控溅射的方法制备高品质的哈氏合金C-276薄膜,研究了制备工艺及其组织结构、成分与性能。用ANSYS有限元分析软件对哈氏合金C-276薄膜内的热应力进行了模拟,结果表明靠近边缘处薄膜的应力应变较大,容易脱落,薄膜热应力水平远大于基体。将理论计算得到的热应力与模拟计算的结果进行了比对分析,得到了热应力随基体厚度、膜厚以及沉积温度变化的规律。首先用XPS研究分析了薄膜的化学组成,实验结果证明薄膜的成分与靶材成分类似,且除Ni以外基本以金属态存在。而后利用台阶仪、SEM、显微硬度计研究了镀膜工艺参数对薄膜沉积速率、微观结构及硬度的影响,实验证明不同工作气压下溅射功率对薄膜生长过程的影响有很大差异,应进行区分,同时研究了工作气压及靶基距对薄膜结构及性能等的影响规律,得到了实验范围内的最佳参数。最后研究了哈氏合金C-276薄膜在不同温度下的退火处理,退火温度范围为450℃-750℃,处理后的薄膜硬度整体下降。对薄膜的结构及硬度、摩擦性能进行研究,得到了晶粒细化且摩擦系数较低的薄膜,以及物相结构更接近哈氏合金C-276块体材料的薄膜。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2;TG133.4
【图文】：

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、颗粒尺寸、表面形貌和工作性能，为其他合金的磁控溅射制yi S K 等人[36]采用多靶溅射和铜回流技术在多孔镍载体上成功m 的钯-铜-镍合金膜，实验证明合金膜具有钯-铜-镍三元合金的好，表面无缺陷存在。B.R. Braeckman 等人[37]利用磁控溅射法eNi 高熵合金，研究了工艺参数对合金薄膜成分、结构及性能的co 等人[38]利用磁控溅射法制备了一种医用钛合金薄膜，其表面大小和性能相似，具有极强的医学实用价值。本文选择利用磁控溅射法制备哈氏合金 C-276 薄膜，通过此种品表面结构致密，缺陷少，薄膜整体质量较高，且能保留合金磁控溅射方法制备哈氏合金 C-276 薄膜是合理的。生长生长机制是研究薄膜的重要理论基础，也是薄膜研究中必不可是薄膜的结构还是性能均与此紧密相关。在磁控溅射镀膜中，分为新相形核以及薄膜生长两个过程。

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合肥工业大学硕士学位论文第 2 章实验方法及设备2.1 薄膜的制备2.1.1 镀膜设备实验中使用的设备是安徽嘉硕真空科技公司生产的 JSD400-Ⅱ型磁控溅射镀膜机，镀膜机及其真空系统原理图如下图 2.1（a）（b）所示。镀膜机由真空系统、电气控制系统、气路单元、水冷系统及安全报警系统五大部分组成。设备共配置有 2 只靶，分别为直流磁控溅射靶以及射频磁控溅射靶，因此该设备不仅可以用于制备金属膜，对于绝缘性的薄膜也是适用的。实际镀膜时可根据靶材的材料及实验需求自由选择。

【参考文献】