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,高溫摩擦磨損試驗機對復(fù)合膜的微結(jié)構(gòu),成分,硬度和室溫及高溫摩擦性能進行表征。研究不同Ti含量,不同Si含量和不同Mo含量對復(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)合膜的致硬機理和摩擦機制。
　　對不同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。在Ti含量少于23.48％時,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含量達到33.05%時,W-Ti-N(111)衍射峰消失。Ti含量為5%-20%(原子分數(shù))時,薄膜硬度處于峰值區(qū),硬度值最高可達39GPa,摩擦系數(shù)在0.4左右。當(dāng)Ti含量高于20%時,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,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。同時硬度逐漸升高,在Si含量為13.37%時,硬度達到最大值為37.3GPa。進一步增加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0.3049。但并

4、沒有明顯改善其高溫摩擦性能。
　　對不同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,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,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,復(fù)合膜獲得最大硬度,硬度可達33.5GPa。硬度的升高