贾丛丛
,
王恩青
,
葛芳芳
,
黄峰
,
李朋
,
鲁晓刚
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.01.010
目的 在室温条件下,采用物理气相沉积( PVD)磁控溅射沉积方法,通过控制Si靶功率制备具有不同Si含量的CrSiN涂层,以探究Si元素对涂层结构和性能的影响.方法 通过X射线衍射、能谱仪测试、纳米压痕测试、维氏硬度压痕测试和摩擦磨损实验,分别评价CrSiN涂层的结构、硬度、韧性和耐磨性能,并通过扫描电子显微镜对压痕形貌进行分析. 结果 所有CrSiN涂层均呈( 111 ) , ( 200 )取向的NaCl结构. 随着Si含量增加,XRD峰呈宽化趋势,晶粒细化效果明显. 随Si元素的加入,CrSiN涂层硬度、模量和韧性均呈先增加后降低的趋势. 相比CrN涂层,Si的原子数分数为3. 2%时,CrSiN涂层的硬度由21. 4 GPa增至35. 7 GPa,模量由337. 7 GPa增至383. 9 GPa,塑性指数由0. 5增至0. 55,实现了强韧一体化. 加入Si元素,CrSiN涂层的耐磨损性能得到改善,且Si的原子数分数为3. 2%,磨损率最低,为1. 0×10-17 m3/(N·m),提高了约一个数量级.结论 Si元素的加入可以有效改善CrSiN涂层的结构,提高CrSiN涂层的硬度、韧性和磨损性能,但需加入适量的Si,才可实现性能最优化.
关键词:
PVD磁控溅射
,
室温
,
Si含量
,
强韧一体
,
摩擦行为
王恩青
,
岳建岭
,
李淼磊
,
李栋
,
黄峰
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.001040
采用反应磁控溅射技术,在300℃下制备不同Si含量的VAlSiN涂层.研究Si含量的变化对VAlSiN涂层相结构、生长形貌、化学状态、力学性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明:不含Si的VAlN涂层呈现(111)择优取向生长.随着Si含量的增加,VAlSiN涂层的(111)择优取向逐渐消失,最终转变为非晶结构.Si含量大于1.8 %(原子分数,下同)的VAlSiN涂层是由nc-VAlN和a-Si3N4组成的多相复合涂层.与VAlN涂层相比,添加少量Si(0.8%)的VAlSiN涂层晶粒尺寸减小,致密度得到提高,对应的涂层硬度也得到显著增大,达到30.1GPa.继续增加Si的含量,VAlSiN涂层的柱状生长结构被打断,硬度逐渐下降,最后稳定在22GPa左右.VAlSiN涂层的摩擦因数随着Si含量的增加先降低后升高.当Si含量为0.8%时涂层的磨损率最低,达1.2×10-16 m3·N-1·m-1.
关键词:
磁控溅射
,
VAlSiN涂层
,
微结构
,
硬度
,
摩擦磨损性能
