Si含量对TiAlSiN纳米复合涂层的微观结构和力学性能的影响.pdf

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1、第35卷第2期上海有色金属V01．35，No．22014年6月SHANGHAINONFERROUSMETAISJun．2(114文章编号：1()()5—2()46(2()14)02—0052—05DOI：10．13258／j．cnki．snm．2014．02．OO2Si含量对TiAISiN纳米复合涂层的微观结构和力学性能的影响李伟，赵永生，刘平，马凤仓，刘新宽，陈小红，何代华，王贝贝，康神炜(上海理工大学材料科学与工程学院，上海2()()()93)摘要-采用不同Si含量的TiAlSi复合靶，在Si基底片上用射频磁控溅射工艺沉积

2、了TiA1SiN纳米复合涂层，采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和纳米压痕技术研究了Si含量对TiAlSiN涂层的微观结构和力学性能的影响．结果表明：TiAlSiN涂层内部形成了SiN界面相包裹TiA1N纳米等轴晶粒的纳米复合结构．随着Si含量的增加，TiA1SiN涂层的结晶程度先增加后降低，涂层内部的晶粒尺寸先减小后趋于平稳，涂层的力学性能先升高后降低．当Si与TiAl原子比为3：22时获得的最高硬度和弹性模量分别为37．1GPa和357．3GPa．关键词：TiAlSiN纳米复合涂层；Si含量；微

3、观结构；力学性能中图分类号：TG174．4文献标志码：AInfluenceofSiContenton】Ⅵicr0structureandMechanicalPropertiesofTiAISiNNanocompositeCoatingsLIWei，ZHA0Yong-sheng，LIUPing，MAFeng-cang，LIUXin—kuan，CHENXiao-hong，HEDai-hua，GBei—bei，KNGYi-wei(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaifo

4、，．ScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：UsingTiAlSitargetswithdifferentSicontents，TiAlSiNnanocompositecoatingsweredepositedinSisubstratebyR．F．magnetronsputtering．BymeansofX-raydiffraction(XRD)，highresolutiontransmissionelectronmicroscopy(HRTEM)andnano-i

5、ndentationtechniques．theinfluencesofSicontentonmicrostructureandmechanicalpropertiesofTiA1SiNnanocompositecoatingswereinvestigated．TheresultsshowthatthenanocompositestructurewithTiAlNnanocrvstallitessurroundedbvSN4interfacialphaseformedwithintheTiA1SiNcoating．Withth

6、eincreaseofSicontent，thecrvstallizatiOndegreeofTiAlSiNcoatingfirstincreasedandthendecreased．grainsizeofthecoatingsfirstdecreasedandthenkeptstable，themechanicalpropertiesofthecoatingsfirstimprovedandthenreduced．WhentheratioofSi(atom％)andTiAl(atom％)cOnstituentswas3：22

7、，themaximumhardnessandelasticmoduluscouldrespectivelyreach37．1GPaand357．3GPa．收稿日期：2013—12—11基金项目：上海市自然科学基金项目(11ZR14246()0)；上海市教委重点学科项目(J5O5O3)作者简介：李伟(I981一)，男，副教授，硕士生导师，主要从事功能薄膜材料的研究和开发．E．mail：liweil76@usst．edu．cn第2期李伟，等：Si含量对TiA1SiN纳米复合涂层的微观结构和力学性能的影响53Keywords：TiA

8、1SiNnanocompositecoating；Sicontent；microstmcture；mechanicalproperty一450型多靶磁控溅射仪上采用射频工艺制备0前言的．靶材采用自制的TiA1Si复合靶材，制备方法随着切削加工条件的不断提高，以高速度、高为：分