發(fā)布時(shí)間：2017-12-20 00:27

  本文關(guān)鍵詞：磁控濺射制備TiAlN薄膜及其性能研究　出處：《西華大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：為了解決硬質(zhì)合金在使用中出現(xiàn)的問題,硬質(zhì)合金鍍層開始登上歷史舞臺(tái)。TiAlN薄膜具有硬度高、熱硬性好、氧化溫度高、附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被大量應(yīng)用于各行業(yè)中。本文采用中頻非平衡磁控濺射技術(shù)制備TiAlN薄膜。采用正交試驗(yàn)方法,研究偏壓、N2流量、Ti/Al及時(shí)間各試驗(yàn)參數(shù)對(duì)TiAlN薄膜力學(xué)性能的影響。旨在找出能夠鍍制優(yōu)良性能鍍層的最佳工藝方案。以最佳試驗(yàn)方案下的試樣為參照,研究偏壓、N2流量、Ti/Al三個(gè)參數(shù)對(duì)TiAlN薄膜表面形貌、斷口形貌、薄膜成分及物相結(jié)構(gòu)的影響。通過顯微硬度儀、劃痕儀、金相顯微鏡、XRD、SEM和EDS等儀器分別對(duì)薄膜的硬度、結(jié)合力、表面形貌、物相結(jié)構(gòu)、斷口形貌等主要性能進(jìn)行了測(cè)試分析。以硬度和膜基結(jié)合力作為衡量TiAlN鍍層性能優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。正交試驗(yàn)結(jié)果表明:偏壓、N2流量、Ti/Al對(duì)鍍層性能影響較大,而時(shí)間對(duì)鍍層性能影響甚微;就硬度而言,隨著偏壓和N2流量的增大而先增大后減小,隨著Ti/Al的減小呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);就膜基結(jié)合力來說,隨著偏壓的增大而持續(xù)增大,隨著N2流量的升高有小范圍內(nèi)的減小后持續(xù)上升,隨著Ti/Al的減小而增大。得到了制備TiAlN薄膜的最佳工藝參數(shù):N2流量65ml,偏壓為30V,Ti/Al為2:3,時(shí)間為250min。通過此工藝參數(shù)制得的薄膜,厚度約為4μm,硬度可達(dá)3479HV,膜基結(jié)合力為76N。形貌和物相結(jié)構(gòu)分析表明:在一定范圍內(nèi),隨著偏壓的增加以及Ti/Al的減小,鍍層表面更加平整;而鍍層的厚度和偏壓也影響了基體與薄膜之間的分界層;EDS研究中發(fā)現(xiàn):所制備的四組樣品中Al原子含量均較高;隨著偏壓的升高,Al/Ti逐漸下降;N2流量也在一定程度上影響著鍍層中元素含量的分布;XRD研究中發(fā)現(xiàn):四組樣品中均發(fā)現(xiàn)了TiAlN系和TiN的相結(jié)構(gòu),制備的TiAlN晶粒比基體WC晶粒更細(xì)。另外,TiAlN與TiN的峰形相似,但衍射峰向高角度偏移。隨著氮?dú)饬髁亢虯l含量的增大,I(111)/I(200)也隨之增大。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 梁文萍;繆強(qiáng);張平則;姚正軍;;先進(jìn)表面工程技術(shù)的發(fā)展前沿[J];山西能源與節(jié)能;2010年04期

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本文編號(hào)：1310052