检索结果-南通市图书馆

作者：米智丰北方工业大学

学位级别：硕士

随着高速干切削技术的发展,刀具涂层在切削加工过程中面临着切削载荷大（>1GPa）、切削区域温度高、刀具磨损严重、涂层剥落等问题。高熵合金氮化物薄膜综合了高熵合金和氮化物的优异性能,具有高硬度、高耐磨性、抗氧化性和热稳定性等,... 详细信息

随着高速干切削技术的发展,刀具涂层在切削加工过程中面临着切削载荷大（>1GPa）、切削区域温度高、刀具磨损严重、涂层剥落等问题。高熵合金氮化物薄膜综合了高熵合金和氮化物的优异性能,具有高硬度、高耐磨性、抗氧化性和热稳定性等,可以显著改善刀具的切削性能,既能保证加工质量又能延长刀具使用寿命,为新型刀具材料的研制提供理论依据和技术支撑。本文采用磁控溅射技术,制备不同氮氩流量比的AlCrTiVNb N薄膜、不同V元素含量的Al Cr Ti Vx Nb N薄膜、不同调制周期的AlCrTiVNb N/Ti Si N纳米多层膜,研究氮氩流量比、V元素含量、调制周期对高熵合金氮化物薄膜的微观结构、力学性能和摩擦学性能的影响,并探究其磨损机理。主要研究内容包括:（1）通过改变氮气流量,制备不同氮含量的AlCrTiVNb N薄膜,研究不同氮氩流量下薄膜结构和性能。AlCrTiVNb N薄膜均为FCC结构。随着氮氩流量比的继续增加,薄膜（111）晶面衍射峰消失,在（200）晶面呈择优取向。（200）晶面衍射峰向小角度偏移,晶面间距增大。随着氮气含量占比的增加,薄膜的硬度和弹性模量、H/E、H/E先升高后降低;摩擦系数和磨痕宽度先减小后增大。在氮氩流量比为3:4时,薄膜力学性能和摩擦学性能最好。磨损机理主要为磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损。（2）通过改变AlCrTiVNb合金靶中V元素摩尔比,制备不同V含量的Al Cr Ti Vx Nb N薄膜,探究不同V含量下高熵合金薄膜的结构和性能。Al Cr Ti Vx Nb N薄膜均为FCC结构。随着V含量的增加,（200）晶面衍射峰的衍射角先向大角度偏移,后向小角度偏移,硬度和弹性模量先上升后下降,H/E、H/E的值随之增大,摩擦系数和磨痕宽度先减小后增大。Al Cr Ti VNb N薄膜力学性能和摩擦学性能最好。磨损机理随着V含量的增加由磨粒磨损和氧化磨损转化为磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损。（3）通过改变TiSiN层沉积时间,改变AlCrTiVNb N/Ti Si N纳米多层膜的调制周期,制备不同调制周期的AlCrTiVNb N/Ti Si N纳米多层膜,探究不同调制周期对于纳米多层膜的结构与性能的影响。在AlCrTiVNb N模板效应下,AlCrTiVNb N/Ti Si N纳米多层膜均为FCC结构,在（200）晶面呈现择优取向。（200）晶面的衍射角随着调制周期的增加向大角度偏移,在调制周期为7nm时,共格外延生长结构失效,多层膜的柱状结构消失。随着调制周期的增加,硬度、弹性模量、结合力均降低,摩擦系数升高。在调制周期为4nm时,摩擦学性能达到最佳。其原因是调制周期的减小改善纳米多层膜的致密性,强化薄膜性能。磨损机理为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。

关键词：高熵合金氮化物薄膜摩擦学性能氮氩流量比 V含量调制周期

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氮气含量对AlCrTaTiZrMoN_x高熵合金氮化物薄膜扩散阻挡性能的影响

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材料保护 2018年第1期51卷 22-27页

作者：李荣斌乔帮威蒋春霞张威威上海理工大学材料科学与工程学院上海200093 上海电机学院材料学院上海201306

国内对高熵合金的研究主要集中于其优异的力学性能,还未见有关高熵合金扩散阻挡性能的报道。采用直流磁控反应溅射方法在不同N_2流量占比气氛中制备了AlCrTaTiZrMoNx薄膜与Cu/AlCrTaTiZrMoNx/Si复合试样,并对样品真空退火1h。用X射线衍... 详细信息

国内对高熵合金的研究主要集中于其优异的力学性能,还未见有关高熵合金扩散阻挡性能的报道。采用直流磁控反应溅射方法在不同N_2流量占比气氛中制备了AlCrTaTiZrMoNx薄膜与Cu/AlCrTaTiZrMoNx/Si复合试样,并对样品真空退火1h。用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、四探针电阻测试仪(FPP)、场发射扫描电镜(SEM)对退火前后样品的物相结构、表面粗糙度、形貌以及方块电阻进行了分析表征,研究了薄膜的热稳定性和扩散阻挡性能。结果表明:随着N_2流量占比的增加,高熵合金氮化物薄膜表面粗糙度增加,方块电阻也单调增加;N_2流量变化会改变薄膜结构,未通入N_2时,薄膜为非晶结构,当通入N_2后,N原子会与金属原子形成氮化物,使结晶性能得到提高,薄膜结构为面心立方,N_2流量占比为20%时,薄膜结晶较好,晶粒细小;当N_2流量占比为0时,复合试样在700℃退火时失效;N_2流量占比为10%时,复合试样在800℃退火时失效;N_2气流量占比为20%和30%时,复合试样在800℃退火后,其X射线衍射峰没有明显的变化,复合试样表面较为平整,此温度为极限温度;在900℃退火后,复合试样界面发生了相互扩散,生成了高阻态铜硅化合物,表面粗糙度显著升高,表明扩散阻挡层已经彻底失效;可见,随着N_2流量占比的增加,高熵合金涂层的扩散阻挡性能和热稳定性得到提高,但当N_2流量占比大于20%时,其阻挡性能和热稳定性提高不明显。

关键词：高熵合金氮化物薄膜扩散阻挡性热稳定性反应磁控溅射

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VNbMoTaWCo高熵合金氮化物扩散阻挡层的制备及其热稳定性

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金属热处理 2022年第6期47卷 196-201页

作者：李荣斌张霞蒋春霞上海理工大学材料与化学学院上海200093 上海电机学院材料学院上海201306

利用直流磁控溅射镀膜机设置不同氮气流量参数,制备VNbMoTaWCoNx薄膜,氮气流量为20%时,在洁净的硅基底上沉积厚度约为15 nm的VNbMoTaWCoN_(20)高熵合金氮化物薄膜,并在其上面再溅镀一层厚度约为50 nm的Cu膜,最终形成Cu/VNbMoTaWCoN_(20)... 详细信息

利用直流磁控溅射镀膜机设置不同氮气流量参数,制备VNbMoTaWCoNx薄膜,氮气流量为20%时,在洁净的硅基底上沉积厚度约为15 nm的VNbMoTaWCoN_(20)高熵合金氮化物薄膜,并在其上面再溅镀一层厚度约为50 nm的Cu膜,最终形成Cu/VNbMoTaWCoN_(20)/Si三层复合结构。采用四点探针电阻测试仪(FPP)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(SEM)对三层复合结构500℃退火前后的方块电阻、物相结构、粗糙度以及表面形貌进行了分析表征,研究了VNbMoTaWCoN_(20)高熵合金氮化物薄膜作为扩散阻挡层的热稳定性。研究结果表明,当氮气流量占比为20%时,VNbMoTaWCo_(20)高熵合金氮化物薄膜为非晶态,且出现了微量纳米晶;此氮气流量占比下制备的薄膜表面平整光滑、致密度最佳、粗糙度数值最小。Cu/VNbMoTaWCoN_(20)/Si三层复合结构进行500℃退火8 h后,Cu膜的方块电阻仍然维持在较低的数值,即0.065Ω/sq,虽然Cu膜发生团聚,但是并未检测到高阻态Cu-Si化合物。VNbMoTaWCoN_(20)高熵合金氮化物薄膜作为扩散阻挡层在500℃温度下退火8 h后,表现出了优异的热稳定性。

关键词：高熵合金氮化物薄膜热稳定性扩散阻挡层退火直流磁控溅射

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