磁控溅射CrAlSiN硬质膜层的制备及其高温抗氧化性能

发布时间：2021-05-15 06:19

　　CrAlSiN纳米复合硬质薄膜作为最新第三代膜层体系,拥有前两代硬质薄膜不所具备的诸多优良性能,其硬度、弹性模量、韧性以及高温抗氧化和热稳定性能均有较大幅度的提升,延长了涂层刀具甚至模具膜层的使用寿命。本文针对磁控溅射制备CrAlSiN硬质薄膜,基于膜层硬度、模量和相结构等关键本征特性,开展膜层制备最佳工艺实验;在此基础上,进一步依据刀具高速切削、干摩擦或难加工材料的高温环境温度,分别进行大气和真空热处理,研究薄膜的抗氧化性能及热稳定性能。在课题组前期工作基础上,分别在高速钢与硬质合金表面沉积CrAlSiN硬质薄膜,Si含量分别为7.18/8.06at.%;实验设计了基材前处理工艺,即辉光清洗后继续进行2小时Ar离子轰击,以改进膜基结合力和膜层沉积结构;溅射后在大气和真空环境下进行高温热处理（700℃、800℃、900℃和1000℃）,膜层样品通过扫描电镜及能谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪、激光共聚焦显微镜、蔡司金相显微镜等手段进行表征和分析。以高速钢为基体的CrAlSiN薄膜,最大硬度和弹性模量值可达27.17GPa/293.8GPa;以硬质合金为基体的CrAlSiN薄膜,最大硬度和... 

【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 磁控溅射纳米复合硬质薄膜
    1.2 CrAlSiN硬质薄膜研究进展
        1.2.1 硬度及其致硬机理
        1.2.2 耐磨性能
        1.2.3 抗氧化与热稳定性能
    1.3 薄膜制备工艺与原理
        1.3.1 溅射镀膜
        1.3.2 磁控溅射原理
    1.4 课题组研究现状
    1.5 研究内容及意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究意义
第2章 实验方案
    2.1 技术路线
    2.2 实验材料
        2.2.1 基体的选择与预处理
        2.2.2 溅射靶材的选择
    2.3 实验流程与工艺参数
        2.3.1 膜层制备流程
        2.3.2 膜层制备工艺
        2.3.3 膜层高温处理工艺
    2.4 实验设备
        2.4.1 镀膜设备
        2.4.2 高温热处理设备
        2.4.3 性能检测设备
第3章 CrAlSiN薄膜结构与性能
    3.1 基体的本征性能
        3.1.1 预处理后基体的表面粗糙度
        3.1.2 基体的硬度及模量
    3.2 Ar离子轰击对结合力的影响
    3.3 薄膜的成分与表面形貌分析
    3.4 薄膜的物相结构分析
    3.5 薄膜的硬度、模量分析
    3.6 本章小结
第4章 CrAlSiN薄膜高温抗氧化性研究
    4.1 大气热处理后CrAlSiN薄膜物相分析
    4.2 大气热处理后CrAlSiN薄膜表面形貌与成分分析
    4.3 大气热处理后CrAlSiN薄膜氧化失效过程
    4.4 本章小结
第5章 CrAlSiN薄膜真空热稳定性研究
    5.1 真空热处理后CrAlSiN薄膜物相分析
    5.2 真空热处理后CrAlSiN薄膜表面形貌与成分分析
    5.3 真空热处理后CrAlSiN薄膜硬度与模量分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3187119