文档介绍：中图分类号:TB43 学校代码:10856
学号:B07905109

上海工程技术大学硕士学位论文

磁控溅射 Ta-Mo 高温涂层
制备工艺和性能的研究

作者姓名:季鑫
指导教师:宓一鸣
专业:材料加工工程
学院:材料工程学院
申请学位:工学硕士
完成时间:2009 年 12 月

评阅人: 张恒华教授林文松教授
答辩委员会主席:张质良教授
成员:王以华教授;焦馥杰教授
林文松教授;周细应教授
计伟志教授;杨尚磊教授
University Code:10856
Student ID:B07905109

RESEARCH ON PREPARATION PROCESS
AND PROPERTIES OF TA-MO HEAT RESISTING
COATING BY RON SPUTTERING

Candidate: Xin Ji
Supervisor: Yiming Mi
Major: Material Processing Engineering

Shanghai University of Engineering Science
Shanghai, . China
December, 2009
上海工程技术大学
学位论文原创性声明

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日期: 年月日
上海工程技术大学
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
磁控溅射 Ta-Mo 高温涂层的制备工艺和性能的研究

摘要

随着现代工业特别是航空、航天工业的快速发展,Ta 和 Mo 系列涂层在耐高温
性能及力学性能的优势越来越引起人们的关注。以往较少地对 Ta-Mo 涂层生长过程
进行研究和探索,更缺乏在 Ta-Mo 涂层微观结构和各种性能之间的联系上进行深刻
地了解和探究。本论文研究了 Ta-Mo 涂层溅射沉积的微观过程分析、涂层生长过程
及理论的探索、涂层微观结构和成分与性能之间的规律性联系等方面内容,增强
Ta-Mo 涂层性能应用研究的科学理论基础,以期为高性能 Ta-Mo 涂层的制备提供依
据。
本课题采用磁控共溅射法制备 Ta-Mo 涂层,并分别在沉积时间、溅射气压、基
底温度、第三组元和溅射功率上进行参数优化,研究各种参数条件下 Ta-Mo 涂层微
观结构、形貌、成分、生长取向的规律性变化;同时研究了各种参数条件下 Ta-Mo
涂层沉积速率、显微硬度、致密性及膜基结合性能等内容,分析并总结了 Ta-Mo 涂
层微观结构和各种性能之间的联系。
不同溅射时间下涂层的形核和生长依次经历了小岛形核阶段、小岛结合阶段、连
续涂层阶段和晶粒长大阶段等四个阶段,涂层的颗粒平均粗糙度随着基底加热温度的
升高呈现出复杂的变化关系。溅射气压从低气压()增加到高气压(1Pa、和 5Pa),
Ta-Mo 涂层的形核模型从多原子形核合并模型发展到多原子形核扩散模型,生长模式
从岛屿模型转变为层岛模型。
Ta-Mo 涂层晶相的结晶度最佳的基底材料为单晶 Si 基底,其次为 Al、Cu 基底,
最后为 Steel 基底。TEM 高分辨电子衍射图像表明 Cu 基底涂层的晶体结构为多晶结
构;XRD 分析表明基底加热促进了 Ta-Mo-Al 涂层组织结构的非晶向晶体的转变,也
加速了 Ta-Mo 系列涂层晶粒粒径的增大。随着溅射功率的增大,Ta-Mo 涂层的颗粒
平均直径和表面粗糙度大小也呈现出先增