磁控溅射ZrSiN薄膜的微观结构表征及其力学与摩擦学性能研究

摘要：

通过改变硅靶功率,采用非平衡磁控溅射法制备了不同Si含量的ZrSiN薄膜.采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、热重分析仪、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和三维形貌仪研究了薄膜的微观结构、成分、表面形貌、抗氧化性、力学性能,以及室温和高温下的摩擦磨损行为.ZrSiN薄膜为面心立方结构.随着Si含量的增加,薄膜的显微硬度先减小后增大.适量Si元素的加入可以在一定程度上改善ZrN薄膜与304不锈钢基体的结合力,以及提高其抗氧化性.室温(25℃)下,随着Si含量增加,薄膜的摩擦因数稳定在0.8左右,磨损率逐渐降低.当薄膜中Si的原子分数为7.04%时,随着温度从室温上升到200℃,薄膜的摩擦因数大幅下降,然后随着温度继续升高至800℃,薄膜的摩擦因数趋于稳定.在650℃时,Si元素的加入降低了薄膜的摩擦因数和磨损率.与室温时相比,650℃时薄膜的摩擦因数更小,磨损率更大.

关键词：锆硅氮、薄膜、磁控溅射、微观结构、力学、抗氧化、摩擦学

所属期刊栏目：37

分类号：TG174.44(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金51574131,51374115

在线出版日期：2018-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：529-535