TiZrN硬质膜组元配比对组织与性能的影响规律研究
发布时间：2017-10-24 10:27
本文关键词：TiZrN硬质膜组元配比对组织与性能的影响规律研究
更多相关文章： 多弧离子镀 (TiZr)N硬质膜 相结构 膜/基附着力 硬度 抗热震性
【摘要】：本试验采用多弧离子镀技术,选取Ti单质靶、Zr单质靶和Ti-Zr合金靶三种靶材,对其中的每两种靶材,即以Ti-Zr合金靶与Ti单质靶、Ti-Zr合金靶与Zr单质靶、Ti单质靶和Zr单质靶在高速钢表面上进行一系列的镀膜试验。在偏压和氮气分压一定的条件下,通过改变两个靶的电流进而获得不同成分含量的(TiZr)N硬质膜。采用配有能谱的场发射扫描电镜(SEM)对膜层表面和断面的成分以及表面和断面形貌进行检测和表征;利用纳米压痕仪测量(TiZr)N膜层的显微硬度;(TiZr)N膜层的膜/基附着力则通过膜层附着力划痕仪来测试;利用X射线衍射(XRD)分析检测(TiZr)N膜层的相结构;膜层的抗热震性则是在SG2-5-12电阻炉中600℃下进行试验测试。试验中,在不同靶材、不同靶电流的条件下获得了具有不同Zr含量比例的(TiZr)N膜层。膜层断面观察显示出(TiZr)N膜层的厚度在1.0~1.3μm,膜层断面的显微组织为细小的柱状晶,并且发现(TiZr)N膜层的断面成分分布呈一定的规律。通过XRD分析,在不同成分下(TiZr)N的相结构均具有面心立方结构,择优生长取向为(111)或是(111)和(220)。(TiZr)N膜层的硬度随着化学成分的变化出现两次波峰,一次波谷,波谷位置的成分在50%左右。(TiZr)N膜与基体附着力较好,摩擦系数范围为0.25~0.55。(TiZr)N膜层表面的液滴数量越少,液滴尺度越小,相应地,膜层的摩擦系数也较小,摩擦系数曲线呈现为比较平滑特征。(TiZr)N膜在经过多次温度为600℃、时间为15min的热震试验之后出现了微小裂纹,在继续的热震试验后依次看到膜层表面裂纹发展和延伸,直至膜层剥落,抗热震试验结果显示(TiZr)N膜层的抗热震及抗高温氧化性能比较差。
【关键词】：多弧离子镀 (TiZr)N硬质膜 相结构 膜/基附着力 硬度 抗热震性
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 绪论10-22
- 1.1 氮化物硬质膜简介10-17
- 1.1.1 二元氮化物硬质膜10-14
- 1.1.2 三元氮化物硬质膜14-17
- 1.2（Ti,Zr）N硬质膜的研究现状17-20
- 1.3 本课题的研究目标和主要研究内容20-22
- 1.3.1 本课题的研究目标20-21
- 1.3.2 主要研究内容21-22
- 第2章 试验材料及研究方法22-28
- 2.1 试验设备22-23
- 2.2 试验材料23-24
- 2.2.1 靶材和基体的选取23
- 2.2.2 基体材料预处理23-24
- 2.3 (TiZr)N膜的沉积方法及工艺制定24-26
- 2.3.1 工艺参数对膜层的影响作用24-25
- 2.3.2 (TiZr)N膜的沉积方法及工艺制定25-26
- 2.4 (TiZr)N膜的组织、成分及相结构测试26
- 2.4.1 膜层组织与成分的测试26
- 2.4.2 膜层的相结构测试26
- 2.5 膜层硬度、模量、结合力及抗热震性能测试26-28
- 第3章 (TiZr)N膜层表面与断面分析28-42
- 3.1 (TiZr)N膜表面成分分析28-30
- 3.2 Zr含量对(TiZr)N膜表面形貌的影响30-33
- 3.3 (TiZr)N膜表面液滴分析33-35
- 3.4 (TiZr)N膜断面形貌35-38
- 3.5 (TiZr)N膜断面成分分布38-40
- 3.6 本章小结40-42
- 第4章 (TiZr)N硬质膜的相结构42-53
- 4.1 (TiZr)N膜的相结构检测结果及标定42-48
- 4.2 (TiZr)N膜的晶格常数变化规律48-50
- 4.3 (TiZr)N膜相结构及择优取向的再讨论50-52
- 4.4 本章小结52-53
- 第5章 (TiZr)N膜的力学性能与热震性53-72
- 5.1 (TiZr)N膜的硬度53-57
- 5.2 (TiZr)N膜层的膜/基附着力与耐磨性57-63
- 5.3 (TiZr)N膜的抗热震性能63-71
- 5.4 本章小结71-72
- 第6章 结论72-73
- 参考文献73-76
- 在学研究成果76-77
- 致谢77-78
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