ZrMoN、ZrAlMoN復(fù)合膜及ZrAlN-Mo2N多層膜的性能研究.pdf

1、采用磁控濺射法制備了一系列不同B靶功率的ZrBN復(fù)合膜、不同W含量的ZrWN復(fù)合膜、不同Mo含量的ZrMoN復(fù)合膜、不同Mo含量的ZrAlMoN復(fù)合膜及調(diào)制比為1的不同調(diào)制周期的ZrAlN/Mo2N納米多層膜。利用X射線衍射儀、納米壓痕儀、摩擦磨損儀和掃描電子顯微鏡及附帶的能譜儀對薄膜的微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和摩擦性能進(jìn)行了研究。
　　對一系列不同B靶功率的ZrBN復(fù)合膜的研究表明:當(dāng)B靶功率低于30W時,復(fù)合膜呈fccZrBN結(jié)構(gòu),當(dāng)

2、B靶功率高于30W時,復(fù)合膜為fccZrBN和hcpZrB2雙相結(jié)構(gòu)。當(dāng)B靶功率為24W時,復(fù)合膜的硬度和室溫下的摩擦系數(shù)分別為29.3GPa和0.75,隨B靶功率進(jìn)一步增大,硬度和室溫摩擦系數(shù)都逐漸減小。B靶功率為24W時ZrBN復(fù)合膜的摩擦系數(shù)隨溫度升高先減小后增大。
　　對一系列不同W含量的Zr1-xWxN(x=0.17,0.28,0.36,0.44,0.49)復(fù)合膜的研究表明:當(dāng)x≤0.28時復(fù)合膜呈fcc(Zr,W)N結(jié)

3、構(gòu);當(dāng)x為0.36-0.44時,復(fù)合膜呈fcc(Zr,W)N和fccW2N結(jié)構(gòu);當(dāng)x為0.49時,復(fù)合膜為fcc(Zr,W)N、fccW2N和bccβ-W結(jié)構(gòu)。Zr1-xWxN復(fù)合膜的硬度隨x的增加先增大后減小,當(dāng)x為0.44時達(dá)到最大值,為36.0GPa。在室溫下Zr1-xWxN復(fù)合膜的摩擦系數(shù)隨著x的增加先減小后升高。
　　對一系列不同Mo含量的Zr1-xMoxN(x=0.05,0.14,0.42,0.52)復(fù)合膜的研究表明:

4、Zr1-xMoxN復(fù)合膜以fcc(Zr,Mo)N結(jié)構(gòu)為主,隨著x的增大,薄膜中出現(xiàn)了fccMo2N相。復(fù)合膜的硬度從28.1GPa(ZrN)增加至29.6GPa(x=0.05),x繼續(xù)增加,硬度逐漸降低。在室溫時,薄膜的摩擦系數(shù)由0.69(ZrN)降低至0.44(x=0.14),x繼續(xù)增加摩擦系數(shù)略有增加。Zr0.58Mo0.42N復(fù)合膜的摩擦系數(shù)隨著溫度的升高先降低后升高,在300℃時達(dá)到最大,溫度繼續(xù)升高,摩擦系數(shù)則降低。
　

5、　對一系列不同Mo含量的ZrAlMoN復(fù)合膜的研究表明:當(dāng)Mo含量為15.46at.％時,ZrAlMoN復(fù)合膜為fcc(Zr,Al,Mo)N結(jié)構(gòu);當(dāng)Mo含量為21.50at.%時,復(fù)合膜中出現(xiàn)fccMo2N結(jié)構(gòu);Mo含量繼續(xù)增加,復(fù)合膜為fcc(Zr,Al,Mo)N和Mo2N結(jié)構(gòu)。當(dāng)Mo含量為15.46at.%時復(fù)合膜的硬度為30.2GPa,Mo含量繼續(xù)增加,復(fù)合膜的硬度逐漸降低。在室溫時,ZrAlMoN復(fù)合膜的摩擦系數(shù)隨Mo含量的增加

6、逐漸降低。Mo含量為40.50at.%的ZrAlMoN復(fù)合膜的摩擦系數(shù)隨溫度的升高先降低后升高,在500℃時摩擦系數(shù)最大,溫度繼續(xù)升高,摩擦系數(shù)則降低。
　　對一系列調(diào)制比為1:1不同調(diào)制周期的ZrAlN/Mo2N多層膜的研究表明:不同調(diào)制周期的ZrAlN/Mo2N多層膜皆為面心立方結(jié)構(gòu),當(dāng)調(diào)制周期為16nm時,多層膜以各自的fccZrAlN和Mo2N結(jié)構(gòu)生長。不同調(diào)制周期的ZrAlN/Mo2N多層膜的硬度均高于混合法則計算的硬度