Ti/Al过渡层对共掺杂类金刚石薄膜性能的影响

论文摘要

目的研究Ti/Al过渡层对不同溅射电流下的Ti/Al共掺杂DLC薄膜的成分、结构、机械性能和结合力的影响。方法采用线性离子束复合磁控溅射技术在316L基底上沉积含有Ti/Al过渡层的Ti/Al共掺杂DLC薄膜,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、高分辨透射电镜(HRTEM)及共聚焦激光拉曼光谱仪分析了薄膜的界面形貌及键态结构。采用辉光放电光谱仪对样品成分进行深度分析,纳米压痕仪测量薄膜硬度及弹性模量,划痕测试系统测量膜基结合力,残余应力仪测量薄膜内应力。结果与未添加过渡层相比,添加Ti/Al过渡层对薄膜的结构和机械性能影响较小,且均在溅射电流为2.5 A时有最优的机械性能;然而,溅射电流为2.5 A时,添加过渡层使结合力从54.5 N提高到了67.2 N,提高了19%,残余应力从1.28 GPa降低到了0.25 GPa,降低了80%。结论 Ti/Al过渡层可缓解因DLC薄膜和基体的晶格匹配差异和膨胀系数不同而导致的高界面应力。在薄膜与基底界面,过渡层呈现典型柱状晶结构,可促进膜基界面间的机械互锁,显著改善薄膜与基体之间的结合力而不损伤其机械性能。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 周永,孔翠翠,李晓伟,孙丽丽,郭鹏,周佳,李玉宏,李文献,汪爱英,柯培玲

关键词: 类金刚石薄膜,共掺杂,过渡层,结合力,残余应力,机械性能

来源: 表面技术 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 材料科学,工业通用技术及设备

单位: 上海大学材料科学与工程学院材料所,中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室,酒泉职业技术学院甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室,酒泉新能源研究院

基金: 国家自然科学基金(51772307),浙江省重大科技招标项目(2017C01001),宁波市自然基金项目(2017A610008),甘肃省高等学校科研项目(2017A-273),兰州理工大学新能源学院重点科研项目(LUT-XNY-2017009)~~

分类号: TB383.2

DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.01.035

页码: 268-275

总页数: 8

文件大小: 1805K

下载量: 239

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