【摘 要】
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为了防止氢扩散而导致金属材料的失效，通常在其表面制备一层CrN阻氢薄膜。但是CrN涂层的热稳定性较差，抗氧化温度低于600 ℃。采用高功率脉冲磁控溅射技术，利用Cr和Al双靶共沉积CrAlN薄膜来提高其高温抗氧化性能。实验变量为基体负偏压的大小，分别为-100 V、-200 V、-300 V和-400 V。结果表明：四组CrAlN薄膜均为柱状晶结构，随着基体偏压提高，膜层的致密度提高，但同时薄膜沉
【机 构】
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哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室
【基金项目】
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黑龙江省自然科学基金联合引导项目（编号LH2019A014）； 国家自然科学基金（11875119和12075071）；
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为了防止氢扩散而导致金属材料的失效，通常在其表面制备一层CrN阻氢薄膜。但是CrN涂层的热稳定性较差，抗氧化温度低于600 ℃。采用高功率脉冲磁控溅射技术，利用Cr和Al双靶共沉积CrAlN薄膜来提高其高温抗氧化性能。实验变量为基体负偏压的大小，分别为-100 V、-200 V、-300 V和-400 V。结果表明：四组CrAlN薄膜均为柱状晶结构，随着基体偏压提高，膜层的致密度提高，但同时薄膜沉积速率下降；CrAlN薄膜的择优生长方向为Cr（2 0 0）晶面法线方向。四组CrAlN薄膜的氢抑制率均超过70%，氢原子扩散系数最低比316L不锈钢基体低3个数量级。当基体偏压为-300 V时，可以同时获得最优的氢抑制率（87.4%）和最低的氢原子扩散系数(6.188×10-10 cm2/s)。600 ℃、氧气气氛下保温60 min，CrAlN膜基结合面处氧含量仅为表面处的30%左右。相比于CrN薄膜，相同基体偏压下，CrAlN薄膜的氢原子扩散系数更小；高偏压下制备的CrAlN薄膜氧增重量仅为316L不锈钢基体的10%，抗氧化性能更好。
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