纳米多层硬质薄膜论文_刘元波

导读:本文包含了纳米多层硬质薄膜论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:多层,纳米,硬度,薄膜,偏压,磁控溅射,电弧。

纳米多层硬质薄膜论文文献综述

刘元波^[1]（2016）在《TiN/NbN纳米多层硬质薄膜的微观组织结构与性能研究》一文中研究指出近年来,具有超高硬度和模量,良好热稳定性和耐蚀性的硬质纳米多层膜得到了广泛的关注,其中TiN/NbN纳米多层膜更是因为与广泛应用的工具钢有着相同的热膨胀系数而成为研究热点。本文采用磁控溅射技术制备了不同调制周期和不同调制比的TiN/NbN纳米多层薄膜,并通过对微观组织,力学和摩擦学性能的研究,分析讨论了TiN/NbN纳米多层薄膜在不同调制周期和调制比时,其组织结构和性能之间的关系。研究结果表明:不同调制周期下的TiN/NbN纳米多层膜主要由面心立方NbN和面心立方TiN两相组成。由于细小晶粒和微观应变的存在,纳米多层膜中衍射峰出现了宽化现象。所制备TiN/NbN纳米多层膜具有良好的周期性层状结构,在调制周期为2.3 nm时,层界面变得模糊。由于晶面原子难以沿着(111)或(200)晶面穿过界面层实现共格外延生长,层界面具有细化晶粒的作用。随着调制周期的增大,多层膜的硬度先增大后减小。在调制周期为7.1 nm时,TiN/NbN纳米多层薄膜表现出超硬效应,硬度最大,为43 GP,弹性模模最高,为465.2 GP。对不同调制周期TiN/NbN纳米多层膜进行摩擦磨损试验时,发现TiN/NbN纳米多层膜整体摩擦系数偏大,均在0.8以上,耐磨性不佳,镀层均出现磨穿现象,磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。当调制周期A=1.9 nm时,此时薄膜的耐磨性最好,这跟多层膜韧性较好,膜基结合状况较好有关。不同Nb靶电流下制备的不同调制比TiN/NbN纳米多层膜主要由面心立方的TiN相和NbN相组成,而NbN薄膜由多种复杂的相结构组成。随着Nb靶电流的增加,衍射峰遂渐向NbN相的衍射峰偏移,TiN/NbN纳米多层膜的择优取向发生由(111)晶面到(111)和(200)晶面的转变,薄膜的层状调制结构也越来越明显。随着Nb靶电流的增加,由于调制层状结构变得明显,TiN//NbN纳米多层膜在时的硬度逐渐升高,从30 GP上升到34 GP。而NbN薄膜由于其特殊的相结构,硬度高达39 GP。不同Nb靶电流下TiN//NbN纳米多层膜的摩擦系数比TiN和NbN单层膜的要高。除TiN薄膜的耐磨性相对较好外,TiN/NbN纳米多层膜和NbN薄膜的耐磨损性能较差,这是疲劳磨损,氧化磨损,磨粒磨损等多种磨损机制共同作用下导致的。(本文来源于《西安理工大学》期刊2016-06-30）

慕林科^[2]（2015）在《反应磁控溅射法制备Ti-Si-N硬质薄膜及Ti-Si-N/Ti纳米多层膜及其性能研究》一文中研究指出随着现代科技的迅猛发展,诸多行业对于硬质镀膜刀具的要求近乎苛刻。Ti-Si-N纳米复合膜和Ti(Si)N/Ti系纳米多层膜因其极高的硬度,优异的耐磨性能,良好的结合力以及出色的耐蚀性能和热稳定性能而得到诸多学者的关注和研究。本文采用直流反应磁控溅射法在316L不锈钢上制备了一系列Ti-Si-N纳米复合膜以及Ti-Si-N/Ti纳米多层膜。利用XRD、SEM、EDS和TEM等分析了薄膜的晶体结构、微观形貌、物相组成和组成成分;通过显微硬度仪、结合力划痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站测试了薄膜的显微硬度、结合力、摩擦系数和抗腐蚀性能;研究了氮气流量、Si含量、溅射温度等工艺条件对Ti-Si-N纳米复合膜各项结构性能的影响以及调制比调制周期等工艺条件对Ti-Si-N/Ti纳米多层膜各项结构性能的影响。确定了制备Ti-Si-N纳米复合膜的最佳工艺条件。溅射温度为300℃,氮气流量为1Osccm,工作总压为0.3Pa,Ti-Si靶含Si量为10at%,溅射功率为800W的条件下,制备的Ti-Si-N硬质薄膜为典型的nc-TiN/a-Si3N4纳米复合结构薄膜,其综合性能最优:显微硬度高达55GPa(载荷25g,施压时间15s),结合力为22N(载荷100N,加载速度100N/min,划痕长度4mm),摩擦系数为0.5(载荷25N,转数为20r/min,摩擦副直径4mm,试验时间1Omin),薄膜耐蚀性最佳,腐蚀电流 Icorr=1.5929 X 10-7A,腐蚀电位 Ecorr=-0.2919V。溅射温度为300℃,氮气流量为10sccm,工作总压为0.3Pa,Ti-Si靶含Si量为10at%,溅射功率为800W,Ti靶功率为600W且调制比为1:2,调制周期为80nm的条件下,制备的Ti-Si-N/Ti纳米多层膜的膜层结构清晰可见,偏白色的Ti-Si-N膜层和偏暗色的纯Ti膜层交替生长且界面平直清晰,综合性能良好:显微硬度为33GPa(载荷25g,施压时间15s),结合力高达57N(载荷100N,加载速度100N/min,划痕长度 4mm),腐蚀电流 Icorr=1.4884×10-7A,腐蚀电位 Ecorr=-0.2067V。(本文来源于《东北大学》期刊2015-06-01）

白晓^[3]（2004）在《脉冲偏压电弧离子镀基体沉积温度的计算与纳米多层硬质薄膜的初步研究》一文中研究指出基体沉积温度是离子镀工艺中影响薄膜性能和限制可镀基体范围的最重要参数之一。与传统的以直流负偏压为基础的电弧离子镀(direct current bias arc ion plating，DCAIP)相比，脉冲偏压电弧离子镀技术(pulsed-bias arc ion plating，PBAIP)不仅能够有效降低沉积温度，适合于具有较低的回火温度或应力释放温度点的基体材料；同时，在相同沉积温度下，PBAIP技术中利用脉冲偏压和占空比等电参数的优化组合可以改善薄膜性能。但是，目前对于PBAIP技术中沉积温度的降低及工艺参数对沉积温度的影响还缺乏系统认识，如果能够通过计算来预测不同工艺参数下的沉积温度，达到通过工艺参数的调整来实现控制沉积温度的目的，对于薄膜的性能优化、基体材料的选择和沉积工艺的合理设计都具有重要意义。 PBAIP与DCAIP的不同在于基体偏压的作用形式，本文从脉冲偏压的作用形式出发，用实验的方法分析了脉冲偏压电参数的特点，得到了近方波的相对规范形状的偏压偏流输出波形。同时详细探讨影响沉积温度的各因素对沉积温度的影响趋势及影响程度，分析表明：离子轰击、基体的热辐射、通过基体支撑轴的热传导散热是影响基体沉积温度的主要因素。在此基础之上，基于基体获得能量与释放能量相平衡原则，建立包含离子轰击功率密度、辐射功率密度、热传导功率密度、材料的比热容、质量及面积和温度变化等参量的温度计算模型。最后以沉积TiN为例，用实测的沉积温度对计算模型进行检验，在-1000～0V的偏压范围内理论与实验得到了好的吻合。对模型的进一步理论分析表明，脉冲偏压工艺降低沉积温度的本质在于其离子能量输入密度是相同偏压幅值下直流偏压工艺能量输入密度的D(占空比D＜1)倍；在既定设备和基体上，通过脉冲工艺电参数可以实现对沉积温度的有效控制。脉冲偏压电弧离子镀温度控制和低温沉积机制的明确为在硬质合金等基体上制备纳米多层硬质薄膜奠定了基础。本文以Ti／TiN为例，采用间歇送人N_2的方法，制备纳米多层薄膜，展开PBAIP技术纳米多层薄膜的初步研究，为优化沉积工艺，制备纳米多层硬质薄膜提供基本实验依据。经分析证明，利用一定时间间隔送入N_2的工艺可以实现Ti／TiN纳米多层薄膜的制备；脉冲偏压电弧离子镀制备的调制周期为100nm左右的Ti／TiN多层薄膜的结合力和显微硬度，与常规直流和脉冲工艺下的TiN均质膜相比，有大幅度提高，结合力可达90N，显微硬度在Hk3000kgf／mm~2左右。通过调整Ti／TiN薄膜的调制周期和周期比，制备了具有超硬特性的Ti／TiN多层薄膜，显微硬度最高可达Hk4799 kgf／mm~2；分析表明，引起纳米多层薄膜硬的提高的原因可能有两个，一是Hall-Petch关系的晶粒细化效应，二是由于位错源在层间产生和运动受到抑制所致。(本文来源于《大连理工大学》期刊2004-02-01）

纳米多层硬质薄膜论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

随着现代科技的迅猛发展,诸多行业对于硬质镀膜刀具的要求近乎苛刻。Ti-Si-N纳米复合膜和Ti(Si)N/Ti系纳米多层膜因其极高的硬度,优异的耐磨性能,良好的结合力以及出色的耐蚀性能和热稳定性能而得到诸多学者的关注和研究。本文采用直流反应磁控溅射法在316L不锈钢上制备了一系列Ti-Si-N纳米复合膜以及Ti-Si-N/Ti纳米多层膜。利用XRD、SEM、EDS和TEM等分析了薄膜的晶体结构、微观形貌、物相组成和组成成分;通过显微硬度仪、结合力划痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站测试了薄膜的显微硬度、结合力、摩擦系数和抗腐蚀性能;研究了氮气流量、Si含量、溅射温度等工艺条件对Ti-Si-N纳米复合膜各项结构性能的影响以及调制比调制周期等工艺条件对Ti-Si-N/Ti纳米多层膜各项结构性能的影响。确定了制备Ti-Si-N纳米复合膜的最佳工艺条件。溅射温度为300℃,氮气流量为1Osccm,工作总压为0.3Pa,Ti-Si靶含Si量为10at%,溅射功率为800W的条件下,制备的Ti-Si-N硬质薄膜为典型的nc-TiN/a-Si3N4纳米复合结构薄膜,其综合性能最优:显微硬度高达55GPa(载荷25g,施压时间15s),结合力为22N(载荷100N,加载速度100N/min,划痕长度4mm),摩擦系数为0.5(载荷25N,转数为20r/min,摩擦副直径4mm,试验时间1Omin),薄膜耐蚀性最佳,腐蚀电流 Icorr=1.5929 X 10-7A,腐蚀电位 Ecorr=-0.2919V。溅射温度为300℃,氮气流量为10sccm,工作总压为0.3Pa,Ti-Si靶含Si量为10at%,溅射功率为800W,Ti靶功率为600W且调制比为1:2,调制周期为80nm的条件下,制备的Ti-Si-N/Ti纳米多层膜的膜层结构清晰可见,偏白色的Ti-Si-N膜层和偏暗色的纯Ti膜层交替生长且界面平直清晰,综合性能良好:显微硬度为33GPa(载荷25g,施压时间15s),结合力高达57N(载荷100N,加载速度100N/min,划痕长度 4mm),腐蚀电流 Icorr=1.4884×10-7A,腐蚀电位 Ecorr=-0.2067V。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。