文档介绍：天津师范大学
硕士学位论文
磁控溅射技术设计合成ZrN/WN和CrN/ZrN纳米多层膜的研究
姓名:王明霞
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:李德军
20060401
摘要,~与气体流量的比例保持在,总调制周期为本文在妆砻嫔戏直鹄贸哒婵丈淦荡趴亟ι浼际猦杓坪铣蒢/纳米多层膜,利用非平衡直流磁控双靶交替反应溅射技术杓坪铣蒀/擅锥嗖隳ぁ@媚擅琢ρР馐韵低逞芯勘膜的机械性能,包括表面硬度、弹性模量以及薄膜与基底的附着力;还通过线衍射硇吹缱幽芷,湎吖獾缱悠和扫描电子显微镜确治鍪侄窝芯苛吮∧さ慕峁固卣鳌=沂径嗖隳ぬ逑档慕峁购托阅以及工艺参数之间的相互关系,找出合成最佳多层膜的工艺,使多层膜体系的硬度和附着力优于单质薄膜材料。Τ哒婵丈淦荡趴亟ι浼际跎杓坪铣蒢/纳米多层膜。工艺参数中,工作气压、氮分量、总调制周期和疻牡髦票榷员∧さ木褰峁有较大影响,所有的多层膜都表现出了明锐的与结晶取向。总的工作气压为,阌隬愕髦票壤齮簍:敝票傅腪/纳米多层薄膜,峰加强并出现与峰,结晶开始出现多元化。说明适当调节工艺参数有利于混合晶相的氮化物生成,这可能会影响多层膜的机械性能。小角度湎哐苌渫计住以及馐越峁砻鳎篫/多层膜有很好的周期性调制结构,界面清晰。∧つ诓亢械闹饕TK匚S蚇,在合成薄膜的化学反应中,、蚇的反应是占主要地位的。利用纳米压痕仪对薄膜进行纳米硬度、弹性模量以及划痕实验测试。测试结果表明:工艺参数中,工作气压、氮分量、总调制周期和疻牡髦票榷多层薄膜的机械性能产生显著影响。纳米多层膜的硬度、模量和临界载荷都较蚖ブ时∧び兴岣摺F渲凶芄ぷ髌刮.,与气体流量的比例保持在,总调制周期为琙层与层调制比例:
表面含有的主要元素为、、,与设计成分符合。馐越峁俳缭睾沙1砻鞅∧さ幕敌阅苡牍ひ詹问凶胖苯拥牧以上结果表明,利用超高真空射频磁控溅射系统制备耙幌盗械疻擅锥嗖惚∧ぃü刂乒ひ詹问械墓ぷ髌埂⒌7至俊⒆艿髦浦芷和疻牡髦票龋铣删哂懈哂捕取⒏吣A亢偷陀αΦ哪擅锥嗖隳な强梢实现的。可望成为应用于刀具的涂层材料,提高刀具的切削速率,延长刀具的使用寿命。梅瞧胶庵绷鞔趴厮ò薪惶娣从ι浼际跎杓坪铣蒀/擅锥嗖膜。姆治鼋峁砻鳎憾嗖惚∧ぶ卸贾怀鱿至宋⑷醯腪澹诮高的流量时,取向十分突出,随着疦壤脑黾樱珻宓那慷燃跣。鱿忠桓龊芮康慕峁笴或的结构。由于幕阅芙螻钇茫诜从ζ逯型ㄈ胧柿康腘有利于混合晶相的氮化物生成。痁多层膜调制周期的信息直接由小角度觯K傥难返髦浦芷贏分别为和的分析结果表明:薄膜明:,薄膜内部含有的主要元素为,和浜勘3趾愣ㄇ矣肷杓频谋∧こ煞基本一致,说明在合成薄膜的化学反应中,压与姆从κ钦贾饕5匚坏摹薄膜的机械性能分析表明:,多层薄膜的纳米硬度达到最佳值;敌阅艿拿飨改善与薄膜的层状结构以及结构中混合晶相,蛘逤琙男纬捎凶琶芮械墓叵怠6嗖隳さ男阅苊飨杂庞诘ブ时∧ぁ基底的转速,反应气体的种类及流量对薄膜结构与机械性能有着直接的影响。以上结果表明,用非平衡磁控双靶交替反应溅射方法制备/擅锥嗖薄膜,在一定优选的工艺条件下,可以生成硬度高、附着力好、应力低的薄膜,可望成为应用于刀具的涂层材料,提高刀具的切削速率,延长刀具使用寿命。关键词:射频磁控溅射,非平衡直流磁控反应溅射,疻擅锥嗖惚∧ぃ痁纳米多层薄膜,机械性能系。琋中文摘要
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第一章绪论引言表面工程的发展历程现代科技和经济的三大支柱是材料、信息和能源,材料则是基础。人类社会的发展过程就是其所用材料和工具不断进步的过程。二十世纪七十年代以来,随着传统基础工业不断革新和新兴产业如产业、生命科学及航天工业蓬勃兴起,对材料性能的要求就越来越苛刻,使薄膜技术得到了飞速的发展,无论是理论研究还是生产应用都取得了丰硕的成果,薄膜材料的研制和材料的改性成为当代材料科学中最活跃的研究领域之一,如何将这些新兴材料更好的应用于实际以适应产业发展的要求,成为研究的热点【。硬质膜涂层能改善材料的表面性能,减少工件的摩擦和磨损,有效提高表面硬度、韧性、耐磨性和高温稳定性,大幅度提高涂层产品的使用寿命,节约资源,提高生产力,减少环境污染。正适应了现代制造业对金属切削刀具的高技术要求,引起了刀具材料和性能的巨变。因此硬质薄膜材料可以广泛应用于机械制造、汽车工业、纺织工业、地质钻探、模具工业、航空航天等领域【縪探求新的硬质膜涂层,改进制备工艺