TiN基复合膜和多层膜的微结构及性能研究

发布时间：2023-02-08 16:42

　　本文采用射频磁控溅射仪制备了不同N含量的TiN薄膜、不同调制周期的TiN/AlN多层膜、不同Mo含量的TiAlMoN复合膜和ZrAlMoN复合膜。利用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜(SEM)、和激光共聚焦扫描显微镜等对所制备薄膜的成分、微结构、力学性能、摩擦磨损性能以及抗腐蚀性能进行表征。利用激光法导热分析仪对不同N含量的TiN薄膜的热扩散系数进行测量。主要结果如下:对不同N含量的TiN薄膜的研究结果表明:当N含量在40.6⁶4.0 at.%范围内时,TiN薄膜始终保持单一的面心立方(fcc)结构。从能量学角度分析发现,过量的N原子以间隙形式进入TiN的晶格中。TiN薄膜的热扩散系数先减小后逐渐趋于稳定,当N含量为60.2 at.%时,达到最低值,为2.291×10^-66 m²/s。薄膜热扩散系数的降低主要与晶粒尺寸的减小、择优取向的转变和晶格畸变有关。随着N含量的增加,TiN薄膜的硬度先增加后减小。当N含量为60.2 at.%时,硬度达到最...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 TiN基纳米硬质薄膜的研究现状及制备方法
        1.2.1 TiN基纳米硬质薄膜的研究现状
        1.2.2 薄膜的制备方法
    1.3 纳米薄膜的分类
        1.3.1 纳米多层膜
        1.3.2 纳米复合膜
    1.4 摩擦磨损机理分析
    1.5 热传导测试技术及研究现状
        1.5.1 测试技术
        1.5.2 纳米涂层材料热传导性能研究现状
    1.6 薄膜的耐腐蚀性能研究
    1.7 选题意义与研究内容
        1.7.1 选题意义
        1.7.2 研究内容
第2章 薄膜的制备与表征
    2.1 引言
    2.2 薄膜的制备方法
        2.2.1 薄膜制备的基本原理
        2.2.2 薄膜的制备设备
        2.2.3 衬底材料的选取及处理
    2.3 薄膜的表征设备
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.4 纳米力学测试系统
        2.3.5 摩擦磨损试验机
        2.3.6 激光共聚焦扫描显微镜(LSCM)
        2.3.7 电化学工作站
第3章 TiN薄膜的微结构和性能研究
    3.1 引言
    3.2 薄膜的制备与表征
        3.2.1 薄膜的制备
        3.2.2 薄膜的表征
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 薄膜的成分与微结构
        3.3.2 薄膜的热扩散系数
        3.3.3 薄膜的力学性能
        3.3.4 薄膜的摩擦性能
    3.4 本章小结
第4章 TiN/AlN多层膜的微结构和性能研究
    4.1 引言
    4.2 薄膜的制备与表征
        4.2.1 单层膜的制备
        4.2.2 多层膜的设计
        4.2.3 薄膜的表征
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 纳米多层膜的微结构
        4.3.2 纳米多层膜的力学性能
        4.3.3 纳米多层膜的抗腐蚀性能
    4.4 本章小结
第5章 TiAlMoN和ZrAlMoN薄膜的微结构和性能的比较研究
    5.1 引言
    5.2 薄膜的制备与表征
        5.2.1 薄膜的制备
        5.2.2 薄膜的表征
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 TiN薄膜和ZrN薄膜的微结构和力学性能
        5.3.2 TiAlN薄膜和ZrAlN薄膜的微结构
        5.3.3 TiAlN薄膜的力学性能和摩擦性能
        5.3.4 ZrAlN薄膜的力学性能和摩擦性能
        5.3.5 TiAlMoN薄膜和ZrAlMoN薄膜的微结构
        5.3.6 TiAlMoN薄膜的力学性能和摩擦磨损性能
        5.3.7 ZrAlMoN薄膜的力学性能和摩擦磨损性能
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号：3738025