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本文研究了在Bulat-6多弧离子镀膜机上真空电弧沉积AlN薄膜的基础上,对AlN基薄膜进行铬元素的复合制备了(Al,Cr)N薄膜,采用Al/Si合金靶和铬靶的组合沉积薄膜,从而把硅元素引入到薄膜中制备了(Al,Cr,Si)N薄膜,并且采用离子束辅助沉积工艺沉积(Al,Cr,Si)N薄膜。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对薄膜进行了结构和形貌的表征,用显微硬度计、摩擦磨损实验仪对薄膜的力学性能进行了检测,并且初步研究了薄膜的高温抗氧化性能。分析了AlN基薄膜中铬元素含量的控制以及铬元素的复合对薄膜组织结构、表面截面形貌、显微硬度、摩擦磨损和高温抗氧化性能的影响。研究了在(Al,Cr)N薄膜中加入硅元素的可行性、含量控制和硅元素的加入对薄膜组织结构与性能的影响,并且研究了离子束辅助沉积工艺对薄膜质量的影响。结果表明: 真空电弧沉积AlN薄膜是可行的方法之一,该方法制备的膜层中以AlN(100)相为主,并在此基础上复合Cr元素固溶于AlN薄膜中,形成(Al,Cr)N复合薄膜。比例调节器在0~25%可调的比例通量范围内,可以比较精确控制(Al,Cr)N薄膜中Cr含量在9.2%以内变化。在本实验中Cr元素的加入产生固溶强化的效果,而且随着Cr含量的增加,薄膜的硬度和耐磨性提高。 采用合金靶把Si元素引入到薄膜中,多元的(Al,Cr,Si)N薄膜中Si的含量比靶材中的含量严重偏低,存在着负的成分离析效应。Si元素的加入,产生细化晶粒的作用,而且Si代替晶格中的Al原子或Cr原子产生一定的晶格畸变,从而结构有所变化,在宏观上表现成硬度及耐磨性都有所提升。制备方法上引入功能性更强的离子束辅助沉积,对薄膜的结构和性能都有所改善,从而提高了薄膜的质量。 重点研究了AlCrN系薄膜的高温抗氧化性能,薄膜的表面被迅速氧化形成的Al2O3和Cr2O3为主的致密氧化物膜层,大大减缓了氧原子向基体的扩散,表现出良好的高温抗氧化性能,同时Si元素的加入提高了薄膜的抗氧化性能。