TC4合金表面磁控溅射W-Al-N复合膜的摩擦磨损和高温抗氧化性能

来源期刊：材料保护2016年第4期

论文作者：韩士萍 马辉

文章页码：14 - 92

关键词：磁控溅射;W-Al-N复合膜;TC4合金;微结构;高温摩擦磨损;高温抗氧化;

摘    要：目前,在WN中加入Al制备多元复合膜的研究国内外报道较少。通过射频磁控溅射法,以不同Al靶功率在Si（100）和TC4合金上制备了不同Al含量的W-Al-N复合膜。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪（CSM）、摩擦磨损试验机、高温氧化试验研究了W-Al-N复合膜的微结构、力学性能、摩擦磨损性能及高温抗氧化性能。结果表明:随着Al含量的增加,W-Al-N复合膜的择优取向发生变化,（111）和（220）衍射峰逐渐消失,复合膜主要呈（200）择优取向生长;复合膜的硬度先增加后减小,当Al含量为32.40%（原子分数,下同）时硬度达到最大值37 GPa,此时表征复合膜抵抗塑性变形能力的变量H³/E^*2也达到最大值0.308;室温下,随Al含量的增加,W-Al-N复合膜的摩擦系数与单层WN薄膜的相比变化不大,磨损率先降低后增大,在硬度最大处得到磨损率最低值9×10^-9mm²/N;W_0.676Al_0.324N复合膜的摩擦系数在200℃时降低,随后随温度的升高先增大后减小;Al的加入提高了复合膜的高温抗氧化性能,起始氧化温度由WN单层膜的400℃提高到复合膜的800℃。