文档介绍：江苏科技大学
硕士学位论文
Ti-Mo-N纳米结构复合膜的微结构与性能研究
姓名:王秀贤
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:许俊华
2011-05
摘要
摘要
本论文采用在 JGP450 复合型高真空多靶磁控溅射设备上采用分离靶磁控反应溅
射制备了 MoN 单层膜和 TiMoN 复合膜,研究了靶功率对 MoN 单层膜和不同 Mo 含量
的 TiMoN 复合膜的微结构、力学性能、抗氧化性能和耐磨性能的影响。
对 MoN 单层膜的研究表明:MoN 薄膜主要呈现面心立方?-Mo2N 结构,并以柱
状晶的形式生长。氧化温度发生在 500~600℃之间,600℃时氧化较严重,生成针状
的氧化物。在干式摩擦磨损的条件下,功率为 240W 时,薄膜的硬度较低但是摩擦系
数较小,耐磨性较好,分析其原因是 Mo 的润滑性能较好。
对低 Mo 含量 TiMoN 复合膜的研究表明:随着 Mo 靶功率的升高,1TiMoN 复
合膜中 Mo 原子的含量逐渐增大;且复合膜呈立方 TiN 结构,有111面择优生长的趋
向;2TiMoN 复合膜的硬度均比 TiN 单层膜的硬度有所提高,其最大硬度值为
;(3)TiMoN 复合膜的抗氧化温度在 500~600℃之间;室温下,TiMoN 复
合膜摩擦系数较小,磨损率较低,耐磨性较好,最小平均摩擦系数为。磨损机
理主要是粘着和剥层磨损;高温下,摩擦系数随 Mo 含量的增加先升高后降低,最小
平均摩擦系数为 ,Magnéli 相_Mo 的氧化物是影响 TiMoN 复合膜摩擦系数的
主要因素,其磨损机理主要是氧化磨损。
对高 Mo 含量 TiMoN 复合膜的研究表明:随 Mo 靶功率升高,(1)TiMoN 复合膜
中 Mo 含量增大;且 TiMoN 复合膜呈立方的 Mo2N 结构,复合膜的衍射峰(111)逐渐减
小(200)逐渐增大;(2)TiMoN 复合膜的显微硬度逐渐增大,最大值为 ,推断
是由固溶强化、晶粒尺寸等因素造成的;(3)TiMoN 复合膜抗氧化性能较好,在 600℃
左右,原因是 Mo 的加入使得 TiMoN 复合膜更好的阻止氧元素的渗入;(4)TiMoN 复
合膜室温下的摩擦系数逐渐下降,最小值为 ,影响因素主要是硬度;高温下复
合膜的摩擦系数先增大后减小,最小值为 ,影响因素主要是润滑性氧化物和黏
着磨损的强弱程度;并从 MoO3 和 TiO 2 的离子电势差较大这一晶体化学理论解释了
TiMoN 复合膜耐磨性较好。Mo 含量为 .%的 TiMoN 复合膜综合性能最优异,
显微硬度为 ,抗氧化温度 600℃左右,室温摩擦系数为 ,700℃时摩擦
系数为。

关键词磁控溅射;MoN 单层膜;TiMoN 复合膜;显微结构;性能

I
Abstract
ABSTRACT
MoN single-layer films and posite films were prepared by reactive
ron sputtering reaserched on their microstructure and properties
influenced by Mo target powerThe main conclusions in this work are summarized as
follows.
The studies on the MoN single-layer films indicated that, The MoN single-layer films
mainly presented the cubic ?-Mo2N structure, and growed in columnate structure. The
oxidized temperature occurred between 500℃ to 600℃, while at 600℃ oxidized seriously,
and produced the acicular oxide. In the dry wear, when the power at 240W, its hardness was
low, but the friction coefficient was small, and the wear-resistance was well,the reason is