稀贵金属掺杂对过渡金属碳/氮化物薄膜的强韧化与摩擦学行为影响

发布时间：2021-01-27 04:57

　　过渡金属碳化物（TMC）和氮化物（TMN）薄膜由于具有高硬度、高熔点、高耐磨、耐腐蚀、良好的热稳定性和化学稳定性等,一直以来被作为硬质保护薄膜材料广泛应用于航空航天、模具工业、切削刀具以及地质勘探等领域。随着机械加工制造技术的快速发展以及材料使用环境的复杂程度不断提高,对于过渡金属碳化物和氮化物薄膜材料的综合性能也提出了更高的要求,需进一步提高其硬度和韧性并改善其摩擦磨损性能。一般情况下,材料硬度的提高会在一定的程度上增加其脆性,削弱其韧性,亟待探索在过渡金属碳化物和氮化物薄膜中获得强韧化的方法。此外,开启摩擦过程中的摩擦化学反应在薄膜表面形成具有自润滑特性的转移膜是降低摩擦系数的重要手段。掺杂作为一种非常普遍的调控过渡金属碳化物和氮化物薄膜中电子结构和改善其性能的方法,而对于稀贵金属元素掺杂的作用机理尚未阐明。所以,本文利用磁控共溅射设备通过Au和Ce的掺杂,以实现过渡金属碳化物和氮化物薄膜的高硬度、高韧性、高耐磨和低摩擦为目的,对薄膜材料进行设计和制备,并对其微观结构、力学性能和摩擦磨损性能进行研究,得出以下结论:1.利用磁控溅射设备分别向TaC和TaN中掺入金属Au,制备了Ta-... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

碳化物晶体结构示意图：NaCl型晶体结构（左）和Cr23C6晶体结构

第一章绪论3图1.1碳化物晶体结构示意图：NaCl型晶体结构（左）和Cr23C6晶体结构（右）[5]。Fig.1.1Schematicdiagramofcarbidecrystalstructure，NaCltypestructureontheleftandCr23C6structureontheright.图1.2过渡金属碳化物实验和模拟的数据，实验的形成焓（a）以及金属元素与碳元素的键合强度（b）[6,7]。Fig.1.2Experimentalandsimulateddataonthestabilityof3dtransition-metalcarbides.Experimentalformationenthalpiesforanumberoftransition-metalcarbides(a).Calculatedvariationsinthemetal–carbonbondenergyforthe3delementsintheNaClstructure(b).图1.3元素周期表，根据碳的亲和力形成了不同类型的更强或更弱的碳化物形成元

第一章绪论3图1.1碳化物晶体结构示意图：NaCl型晶体结构（左）和Cr23C6晶体结构（右）[5]。Fig.1.1Schematicdiagramofcarbidecrystalstructure，NaCltypestructureontheleftandCr23C6structureontheright.图1.2过渡金属碳化物实验和模拟的数据，实验的形成焓（a）以及金属元素与碳元素的键合强度（b）[6,7]。Fig.1.2Experimentalandsimulateddataonthestabilityof3dtransition-metalcarbides.Experimentalformationenthalpiesforanumberoftransition-metalcarbides(a).Calculatedvariationsinthemetal–carbonbondenergyforthe3delementsintheNaClstructure(b).图1.3元素周期表，根据碳的亲和力形成了不同类型的更强或更弱的碳化物形成元


本文编号：3002458