三靶共溅射纳米复合Cr-Al-Si-N涂层的 制备及摩擦学性能研究

摘要：

目的 利用高功率脉冲磁控溅射技术离化率高、溅射离子能量高等优点,在Cr-Al-N涂层中添加Si元素研制a-Si3N4包裹nc-(Cr,Al)N的纳米复合涂层,通过改变反应沉积时的N2/Ar比来调控涂层成分与结构,实现纳米复合Cr-Al-Si-N涂层性能优化.方法 采用高功率脉冲与脉冲直流复合磁控溅射技术制备Cr-Al-Si-N涂层.利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、应力仪、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦试验机,研究N2/Ar比对涂层成分、结构、力学性能以及摩擦学行为的影响.结果 涂层主要由面心立方结构的CrN与AlN相组成,且沿(200)晶面择优生长.当N2/Ar流量比为3:1时,涂层与基体结合最好,临界载荷约为36.5 N;摩擦系数和内应力较低,分别为0.5和?0.48 GPa.当N2/Ar流量比为4:1时,H/E值和H3/E*2值升至最高,分别为0.11和0.24 GPa,磨损率最低,约为1.9×10?4μm3/(N·μm).结论当N2/Ar流量比为4:1时,三靶共溅射制备的Cr-Al-Si-N涂层硬度较高,耐磨性能最好.

关键词：高功率脉冲磁控溅射、脉冲直流磁控溅射、三靶共溅射、纳米复合涂层、Cr-Al-Si-N涂层、N2/Ar流量比、临界载荷、摩擦系数、磨损率

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分类号：TG174.442(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金项目51301181,51875555;天津市科技军民融合重大专项项目18ZXJMTG00050;中青年骨干创新人才培养计划项目RC180203;天津职业技术师范大学校级科研项目KJ1812;研究生创新基金项目YC18-02

在线出版日期：2019-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：78-86