| CrAlN薄膜的制备及其性能研究 | |
| 吕艳红 | |
| Subtype | 硕士 |
| Thesis Advisor | 李红轩 |
| 2012-05-28 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | Craln薄膜 机械性能 热稳定性能 摩擦学性能 耐腐蚀性能 Craln Films Mechanical Properties Thermal Stability Tribological Properties Corrosion Resistance |
| Abstract | 本论文通过中频非平衡磁控溅射技术制备了CrAlN薄膜和CrAl/CrAlN多层薄膜，研究了制备工艺对薄膜结构与性能的影响，考察了 CrAlN 薄膜的热稳定性能和不同条件下的摩擦学性能，探讨了 CrAl/CrAlN 多层薄膜的机械性能与耐腐蚀性能及机理。主要研究结果如下： 1. 工艺参数(氮气含量和脉冲偏压) 能够影响 CrAlN薄膜的结构与性能。N2 流量的升高使薄膜的沉积速率降低，Al 含量减小，结构变得致密，结晶度升高。在较高N2 流量下，Al 以固溶形式存在于 CrN晶格中，使薄膜的腐蚀电位升高，耐腐蚀性增强，硬度达到最大值。偏压的增大使薄膜的沉积速率下降，择优取向由 CrN(220)晶面转变到 CrN(200)晶面，晶粒尺寸减小，结构致密度和耐腐性增强。随着偏压的升高，薄膜的内应力升高，在一定的偏压范围内，薄膜的硬度和耐磨性有了显著提高。 2. CrAlN薄膜具有优异的热稳定能，并且薄膜的热稳定性能与薄膜的成分、结构和机械性能有关。占空比对 CrAlN 薄膜的成分、结构与机械性能有极大的影响。因此，CrAlN 薄膜的热稳定性也随着占空比的变化而变化。当占空比为70% 时，CrAlN薄膜的热稳定性最佳，其耐氧化温度能够达到800℃。 3. CrAlN薄膜的耐磨性强烈地依赖于摩擦对偶、摩擦介质(空气和水)。在大气环境下薄膜主要表现为磨粒磨损；在水环境下，主要表现为腐蚀磨损。对于对偶球分别为 Al2O3 球和 Si3N4 球时，由于二者硬度以及化学成分的不同，导致其在不同介质中的磨损机制不同。CrAlN薄膜的耐高温摩擦性能较好，当温度大于500℃时薄膜的磨损率降低，耐磨性提高。甚至当温度达到 800℃，薄膜依然保持良好的耐磨性能。 4. 利用中频非平衡磁控溅射法制备了CrAl/CrAlN多层薄膜，结果表明：随着调制周期的增大，薄膜的拉应力减小，硬度增大。并且，经过 96 h 盐雾腐蚀试验，低调制周期的CrAl/CrAlN多层薄膜依然没有被腐蚀。与 CrN和 CrAlN薄膜相比，CrAl/CrAlN多层薄膜可以明显改善体系的耐腐蚀性能。 |
| Funding Project | 磨损和表面工程组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/2865 |
| Collection | 中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 吕艳红. CrAlN薄膜的制备及其性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2012. |
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| 201238吕艳红.pdf（3752KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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