W-Ti-N、W-Si-N和W-Mo-N復(fù)合膜微結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、采用多靶反應(yīng)磁控濺射技術(shù),制備一系列不同Ti含量的W-Ti-N復(fù)合膜,不同Si含量的W-Si-N復(fù)合膜和不同Mo含量的W-Mo-N復(fù)合膜。利用X射線衍射儀,能譜儀,掃描電子顯微鏡,納米壓痕儀,高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)復(fù)合膜的微結(jié)構(gòu),成分,硬度和室溫及高溫摩擦性能進(jìn)行表征。研究不同Ti含量,不同Si含量和不同Mo含量對(duì)復(fù)合膜微結(jié)構(gòu),力學(xué)性能和摩擦性能的影響。并深入探討了復(fù)合膜的致硬機(jī)理和摩擦機(jī)制。
　　對(duì)不同Ti含量的W-Ti-N復(fù)合膜

2、研究表明:W-Ti-N呈fcc結(jié)構(gòu),Ti的加入使W-Ti-N薄膜沿(200)面擇優(yōu)生長(zhǎng)。在Ti含量少于23.48％時(shí),隨著Ti含量的增加,薄膜的晶格常數(shù)變大,衍射峰向小角度偏移。當(dāng)Ti含量達(dá)到33.05%時(shí),W-Ti-N(111)衍射峰消失。Ti含量為5%-20%(原子分?jǐn)?shù))時(shí),薄膜硬度處于峰值區(qū),硬度值最高可達(dá)39GPa,摩擦系數(shù)在0.4左右。當(dāng)Ti含量高于20%時(shí),硬度隨著含量增加而急劇下降,摩擦系數(shù)隨著Ti含量的增加而急劇升高。<

3、br>　　對(duì)不同Si含量的W-Si-N復(fù)合膜的研究結(jié)果表明:當(dāng)Si含量為0-13.37%時(shí),隨著Si含量的增加,復(fù)合膜的(111)晶面衍射峰減弱,復(fù)合膜呈(200)面擇優(yōu)生長(zhǎng)。同時(shí)硬度逐漸升高,在Si含量為13.37%時(shí),硬度達(dá)到最大值為37.3GPa。進(jìn)一步增加Si含量,復(fù)合膜向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變。而薄膜的硬度也開始下降。常溫摩擦系數(shù)隨著Si含量的增加先減小后增大,Si的加入明顯改善了W-N薄膜常溫摩擦性能,摩擦系數(shù)最低可達(dá)0.3049。但并

4、沒有明顯改善其高溫摩擦性能。
　　對(duì)不同Mo含量的W-Mo-N復(fù)合膜的研究結(jié)果表明:當(dāng)Mo含量為0-42.85%時(shí),Mo原子替換W-N中的W原子形成固溶體,呈現(xiàn)面心立方結(jié)構(gòu)。當(dāng)Mo含量為61.04%-63.72%時(shí),薄膜為由面心立方的(W,Mo)2N和Mo2N組成的兩相結(jié)構(gòu)。W-Mo-N復(fù)合膜的硬度均比W-N的硬度高,隨著Mo含量的增加先增加后減小。當(dāng)Mo含量為42.85%時(shí),復(fù)合膜獲得最大硬度,硬度可達(dá)33.5GPa。硬度的升高