基底偏压对磁控溅射TiAlSiN涂层微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响
来源期刊:硬质合金2020年第4期
论文作者:周时雨 曹甫洋 关庆丰
文章页码:273 - 279
关键词:磁控溅射;TiAlSiN涂层;硬度;弹性模量;摩擦学性能;
摘 要:采用直流非平衡磁控溅射方法在M42高速钢表面沉积Ti/TiN/TiAlSiN多层薄膜,研究基底偏压对TiAlSiN的晶体结构、微观组织、力学及摩擦学性能的影响。结果表明:基体负偏压从40 V增加到80 V,TiAlSiN由致密的粗大柱状晶向致密纤维状细晶过渡、晶粒宽度由180 nm减小至60 nm;当负偏压大于60 V时,TiAlSiN层由fcc TiN+fcc AlN双相结构转变为fcc TiAlN单相结构;涂层硬度和弹性模量随偏压增大呈现上升趋势,当负偏压为80 V时,涂层的硬度和弹性模量分别为34.1 GPa和378 GPa;涂层的摩擦学性能随偏压的增大而先增强后降低,当负偏压为40 V时,涂层磨损率为5.0×10-6mm3/Nm,当负偏压为50 V时,涂层则降低至5.0×10-6mm3/Nm,为最低值,随着负偏压增加到80 V时,磨损率较高,约9.0×10-6mm3/Nm。
周时雨,曹甫洋,关庆丰
江苏大学材料科学与工程学院
摘 要:采用直流非平衡磁控溅射方法在M42高速钢表面沉积Ti/TiN/TiAlSiN多层薄膜,研究基底偏压对TiAlSiN的晶体结构、微观组织、力学及摩擦学性能的影响。结果表明:基体负偏压从40 V增加到80 V,TiAlSiN由致密的粗大柱状晶向致密纤维状细晶过渡、晶粒宽度由180 nm减小至60 nm;当负偏压大于60 V时,TiAlSiN层由fcc TiN+fcc AlN双相结构转变为fcc TiAlN单相结构;涂层硬度和弹性模量随偏压增大呈现上升趋势,当负偏压为80 V时,涂层的硬度和弹性模量分别为34.1 GPa和378 GPa;涂层的摩擦学性能随偏压的增大而先增强后降低,当负偏压为40 V时,涂层磨损率为5.0×10-6mm3/Nm,当负偏压为50 V时,涂层则降低至5.0×10-6mm3/Nm,为最低值,随着负偏压增加到80 V时,磨损率较高,约9.0×10-6mm3/Nm。
关键词:磁控溅射;TiAlSiN涂层;硬度;弹性模量;摩擦学性能;