H13钢表面磁控溅射Al 2 O 3 薄膜工艺及性能研究
发布时间：2023-04-03 03:43
随着机械制造业向半自动化、全自动化方向迅猛发展,特别是各种车床、数控机床、磨床、铣床等广泛应用于生产生活中,而这些机械加工的核心零部件就是刀具。所以刀具的使用寿命对机器的正常工作和运行起着主导作用。这就要求其应具备良好的摩擦磨损性能以及优良的切削性能,满足工业化需求,节约生产成本。如何有效延长刀具的使用寿命、增强切削性能成为现代制造业的研究热门。本文选用H13钢刀具作为试验研究对象,使用射频磁控溅射法在基底表面沉积Al2O3薄膜。首先利用单因素分析法探索本底真空度、靶功率、工作气压、O2流量对Al2O3薄膜沉积速率及性能的作用,缩小各因素的工艺范围。其次为了获得Al2O3薄膜制备路径的最佳工艺参数,使用正交试验法,研究三因素三水平对薄膜性能的影响。再用极差法探讨其对沉积速率的影响顺序及各因素各水平的变化对试验指标影响程度。通过综合平衡法分析得到最佳优化路径后,使用扫描电镜观察涂层表面形貌并进行能谱分析,检验最优工艺参数合理性。最后利用...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Al2O3 薄膜的概述
1.2.1 Al2O3 材料的特性
1.2.2 Al2O3 薄膜的应用
1.3 Al2O3 薄膜的研究现状与发展
1.3.1 Al2O3 薄膜的国外研究现状
1.3.2 Al2O3 薄膜的国内研究现状
1.4 Al2O3 薄膜的制备方法
1.4.1 物理气相沉积(PVD)技术
1.4.2 化学气相沉积(CVD)技术
1.5 薄膜的检测技术
1.5.1 结构分析
1.5.2 薄膜硬度测量
1.6 刀具切削要求及基底材料特性
1.7 本文的目的意义、结构及研究内容
1.7.1 研究工作的目的和意义
1.7.2 本文的结构及主要研究内容
第二章 磁控溅射试验设备和Al2O3 涂层制备要求
2.1 Al2O3 薄膜溅射原理
2.2 试验设备及材料
2.3 薄膜沉积过程的形成原理
2.4 磁控溅射试验设备系统简介
2.4.1 射频磁控溅射系统
2.4.2 磁控溅射制备Al2O3 薄膜的操作步骤
2.5 基底的清洗方法
2.6 Al2O3 薄膜的制备要求
2.7 本章小结
第三章 制备Al2O3 薄膜及设计正交试验
3.1 正交试验设计法
3.2 磁控溅射Al2O3 薄膜的正交试验设计
3.3 薄膜性能的表征
3.3.1 膜厚的测定
3.3.2 表面粗糙度的测定
3.3.3 硬度的测定
3.3.4 表面形貌与显微结构分析
3.3.5 物相及晶粒度检测
3.4 本章小结
第四章 工艺参数对沉积Al2O3 薄膜性能的影响
4.1 本底真空度与Al2O3 涂层沉积速率的关系
4.2 靶功率与Al2O3 薄膜性能的关系
4.2.1 靶功率与Al2O3 涂层表面粗糙度的关系
4.2.2 靶功率与Al2O3 涂层沉积速率的关系
4.3 氧气流量与Al2O3 薄膜性能的关系
4.3.1 O2 流量与Al2O3 涂层表面粗糙度的关系
4.3.2 O2 流量与Al2O3 涂层沉积速率的关系
4.4 工作气压与Al2O3 薄膜性能的关系
4.4.1 工作气压与Al2O3 涂层表面粗糙度的关系
4.4.2 工作气压与Al2O3 涂层沉积速率的关系
4.5 本章小结
第五章 Al2O3 薄膜正交试验的结果分析及性能检测
5.1 射频磁控溅射Al2O3 涂层的正交试验设计与分析
5.1.1 制备正交试验方案及结果表征
5.1.2 正交试验结果的极差分析
5.2 目标参数选择与薄膜制备
5.3 最佳工艺参数下沉积Al2O3 薄膜SEM观测与能谱分析
5.4 退火温度对Al2O3 涂层微观结构和性能的影响
5.4.1 不同退火温度下膜厚对Al2O3 涂层结构的影响
5.4.2 不同退火温度下膜厚对Al2O3 薄膜显微硬度的影响
5.4.3 同一膜厚下退火温度对Al2O3 涂层性能的影响
5.4.4 同一膜厚下退火温度对Al2O3 涂层的SEM分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
本文编号：3780585
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Al2O3 薄膜的概述
1.2.1 Al2O3 材料的特性
1.2.2 Al2O3 薄膜的应用
1.3 Al2O3 薄膜的研究现状与发展
1.3.1 Al2O3 薄膜的国外研究现状
1.3.2 Al2O3 薄膜的国内研究现状
1.4 Al2O3 薄膜的制备方法
1.4.1 物理气相沉积(PVD)技术
1.4.2 化学气相沉积(CVD)技术
1.5 薄膜的检测技术
1.5.1 结构分析
1.5.2 薄膜硬度测量
1.6 刀具切削要求及基底材料特性
1.7 本文的目的意义、结构及研究内容
1.7.1 研究工作的目的和意义
1.7.2 本文的结构及主要研究内容
第二章 磁控溅射试验设备和Al2O3 涂层制备要求
2.1 Al2O3 薄膜溅射原理
2.2 试验设备及材料
2.3 薄膜沉积过程的形成原理
2.4 磁控溅射试验设备系统简介
2.4.1 射频磁控溅射系统
2.4.2 磁控溅射制备Al2O3 薄膜的操作步骤
2.5 基底的清洗方法
2.6 Al2O3 薄膜的制备要求
2.7 本章小结
第三章 制备Al2O3 薄膜及设计正交试验
3.1 正交试验设计法
3.2 磁控溅射Al2O3 薄膜的正交试验设计
3.3 薄膜性能的表征
3.3.1 膜厚的测定
3.3.2 表面粗糙度的测定
3.3.3 硬度的测定
3.3.4 表面形貌与显微结构分析
3.3.5 物相及晶粒度检测
3.4 本章小结
第四章 工艺参数对沉积Al2O3 薄膜性能的影响
4.1 本底真空度与Al2O3 涂层沉积速率的关系
4.2 靶功率与Al2O3 薄膜性能的关系
4.2.1 靶功率与Al2O3 涂层表面粗糙度的关系
4.2.2 靶功率与Al2O3 涂层沉积速率的关系
4.3 氧气流量与Al2O3 薄膜性能的关系
4.3.1 O2 流量与Al2O3 涂层表面粗糙度的关系
4.3.2 O2 流量与Al2O3 涂层沉积速率的关系
4.4 工作气压与Al2O3 薄膜性能的关系
4.4.1 工作气压与Al2O3 涂层表面粗糙度的关系
4.4.2 工作气压与Al2O3 涂层沉积速率的关系
4.5 本章小结
第五章 Al2O3 薄膜正交试验的结果分析及性能检测
5.1 射频磁控溅射Al2O3 涂层的正交试验设计与分析
5.1.1 制备正交试验方案及结果表征
5.1.2 正交试验结果的极差分析
5.2 目标参数选择与薄膜制备
5.3 最佳工艺参数下沉积Al2O3 薄膜SEM观测与能谱分析
5.4 退火温度对Al2O3 涂层微观结构和性能的影响
5.4.1 不同退火温度下膜厚对Al2O3 涂层结构的影响
5.4.2 不同退火温度下膜厚对Al2O3 薄膜显微硬度的影响
5.4.3 同一膜厚下退火温度对Al2O3 涂层性能的影响
5.4.4 同一膜厚下退火温度对Al2O3 涂层的SEM分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
本文编号：3780585
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3780585.html
