磁控溅射制备tialn和tialsin薄膜及其性能研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文磁控溅射制备TiAlN和TiAlSiN薄膜及其性能研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：王桂阳单玉桥教授东北大学材料与冶金学院硕士学科类别：工学材料学2014年6月论文答辩日期：2014年6月25号2014年7月答辩委员会主席：宗亚平教授孙杰教授，于晓中高级工程师东北大学2014年6月万方数据AThesisinMaterialSciencePreparationandPropertiesofTiAINandTiAISiNFilmsbyMagnetronSputteringM

2、ethodByWangGuiyangSupervisor：ProfessorShanYuqiaoNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：主任声田日期：山，f。叼学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规

3、定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年叮／／学位论文作者签名：歪但卤签字日期：五，牛一6；口导师签名：签字日期：名鼋、格础心易、弓o万方数据东北大学硕士学位论文摘要磁控溅射制备TiAlN和TiAlSiN薄膜及性能研究摘要随着现代刀具行业的发展需求，单一的二元涂层TiN己不能满足行业需求，刀具表面处理需向多元、复合涂层方向发展，TiAlN、TiAlSiN多元薄膜具有

4、更好的硬度、更好的抗氧化性、更强的耐磨性能，因而具有更好的研究及实用价值。本论文采用磁控溅射技术，在不锈钢、硬质合金基底上，利用不同舢含量的Ti．砧合金靶和Ti．灿．Si烧结靶，通过改变N2分压、温度、溅射功率制备多组TiAlN、TiAlSiN薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)，能谱分析仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对薄膜的相组成、微观形貌及成分进行了表征；利用显微硬度计、激光共聚焦、涂层自动划痕仪对薄膜硬度、三维形貌及结合力进行了表征；分析了N2分压、溅射温度及功率对相结构、微观表面形貌及力学性能的影响规律，研究表明：(1)A1原子的引入能显著提

5、高薄膜的硬度，在三个比例的靶材中，Ti、魁原子比为50：50和70：30时，薄膜最高硬度相近达3700HV，原子比为80：20时硬度下降为2900HV，显著高于TiN薄膜硬度。加入Si原子后，TiAlSIN薄膜硬度增加到4300HV，并且引起XRD衍射峰的偏移和宽化。(2)最佳工艺参数下，TtAlN薄膜的抗氧化温度达800。C，TiAlSiN薄膜抗氧化温度可达900。C。说明舢、Si原子的引入能显著提高薄膜的抗氧化性能。(3)基底为不锈钢时，TiAlN薄膜最大硬度时的结合力为25N，基底为硬质合金时，TiAlN薄膜结合达80N，TimSiN薄膜结合力为6

6、9N。(4)当靶材原子比为70：30，N2分压为0．0SPa、溅射功率为400W，溅射温度为300℃时，TiAlN薄膜耐蚀性最好。(5)通过对TiAlSiN薄膜XRD分析表明，Si原子的加入并没有产生新的相，但是起到宽化峰及使峰移动的作用。(6)当靶材中灿含量为50％时，薄膜具有最低摩擦系数，为0．45。Ti砧SiN薄膜的摩擦系数低于TiAIN薄膜，为0．35。关键词：磁控溅射；硬质薄膜；TiAlN；TiAlSiN；抗氧化；II万方数据东北大学硕士学位论文AbstractPreparationandPropertiesofTiAlNandTiAlSiNF

7、ilmsbyMagnetronSputteringMethodAbstractWiththedevelopmentneedsofthemodemtools，thedibasic缸fillsCallnotmeettheneedsoftheindustry．Contemporarytoolsurfacetreatmentarerequiredtothedevelopmentofmultipleandcompositecoating．Contrastedtotinfilm，tialnandtialsinmultiplefillhavebetterhardnes

8、s，betteroxidationresistanceandbetterweal