氮化铬硬质膜的制备及其性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 孔庆花 |
| 学位类别 | 工学硕士 |
| 答辩日期 | 2011-05-25 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 李红轩 |
| 关键词 | CrNx薄膜 中频脉冲磁控溅射 工艺参数 微观结构 摩擦学性能 CrNx films Medium frequency pulse magnetron sputtering Deposition parameters Microstructure Tribological properties |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 本论文采用中频脉冲磁控溅射技术制备了CrNx 薄膜，通过考察制备工艺对薄膜结构与性能的影响，优化了工艺参数，并进一步研究了CrN 薄膜的耐高温氧化性能和不同环境中的摩擦学性能。主要研究结果如下： 1. 通过优化氮气含量和溅射电流，制备出了具有单相CrN结构的薄膜。随着氮气含量的增加，薄膜的相组成依次变化为：Cr2N+Cr(N)→Cr2N→Cr2N+CrN→CrN，而且只要在足够的N2下即可得到CrN相，而只有在较窄的N2范围内才可以得到Cr2N相。随着溅射电流的增大，薄膜的物相由CrN相转变为Cr2N相。因此，欲制备单相CrN薄膜需要严格控制氮气含量和溅射电流。 2. 通过优化基体偏压和基体温度，制备出了综合性能优异的CrN 薄膜。基体偏压对薄膜的表面结构和形貌有明显影响。当基体偏压从–100 V 增至–200 V时，薄膜沿CrN(111)择优取向。随着偏压的增大，表面原子的迁移能力和表面扩散能力增强，从而降低了表面粗糙度。但是，当偏压大于–300 V 时，薄膜由(111)织构转变为(200)织构，而且由于离子轰击能量太大，导致薄膜表面粗糙度增大，内应力增大，不利于薄膜性能的提高。随着基体温度的升高，薄膜由(200)织构转变为(111)织构，而且晶粒尺寸增大。 3. 通过优化工艺参数，得到了最佳制备工艺，研究了该工艺条件下制备的CrN 薄膜的耐高温氧化性能和不同环境中的摩擦学性能。在700 ℃ 时，CrN 薄膜出现明显氧化，其分解产物为Cr2O3 和N2。该薄膜的耐磨性强烈依赖于摩擦对偶、摩擦环境(空气、水、油)以及摩擦温度。在大气环境下薄膜主要表现为磨粒磨损；在水润滑条件下，主要表现为腐蚀磨损；在油润滑条件下，由于油膜在两摩擦副表面的吸附，摩擦系数显著降低。随着温度的升高，磨损率逐渐增大，薄膜的耐磨性降低。 |
| 学科主题 | 新材料与表面工程 |
| 公开日期 | 2012-11-09 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1862]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孔庆花. 氮化铬硬质膜的制备及其性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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