N掺杂对磁控溅射Ta涂层微观结构与耐磨损性能的影响

作     者：杨莎莎 杨峰 陈明辉 牛云松 朱圣龙 王福会 YANG Shasha;YANG Feng;CHEN Minghui;NIU Yunsong;ZHU Shenglong;WANG Fuhui

作者机构：中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 沈阳理工大学装备工程学院沈阳110159 东北大学沈阳材料科学国家研究中心东北大学联合研究分部沈阳110819 

出 版 物：《金属学报》 (Acta Metallurgica Sinica)

年 卷 期：2019年第55卷第3期

页      面：308-316页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0813[工学-建筑学] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目No.2017YFB0306100 国家自然科学基金项目Nos.51671053 51701223 装备预研教育部联合基金项目No.6141A020332-004 中央高校基本科研业务费专项基金项目No.N160205001~~ 

主　　题：Ta涂层 磁控溅射 N掺杂 磨损 

摘      要：采用磁控溅射技术,以AISI304不锈钢为基体,通过在溅射过程中引入不同流量的N2,制备出不同程度N掺杂的Ta涂层,研究了少量N掺杂对Ta涂层微观结构、物相组成、力学及磨损性能的影响。结果表明,无N掺杂时,Ta涂层中的物相组成为α-Ta,晶粒粗大,(211)和(110)晶面竞争生长;N掺杂后涂层中的物相组成为TaN0.1,晶粒细小并呈(110)择优取向。少量N掺杂可以显著提高Ta涂层的硬度和弹性模量,并大幅度改善其抗磨损性能。涂层硬度和弹性模量的提高与晶粒细化、N原子固溶及涂层中存在的压应力有关。N掺杂后涂层的磨损机制由磨粒磨损向黏着磨损转变。