收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

脉冲偏压电弧离子镀沉积超硬多层薄膜

赵彦辉  
【摘要】:脉冲偏压电弧离子镀是近十几年来发展起来的一种新兴薄膜沉积技术,与传统的电弧离子镀技术相比,它具有沉积温度低、残余应力小、晶粒细化及颗粒净化等优点,为沉积性能优异的多层薄膜提供了条件。本文采用脉冲偏压电弧离子镀工艺,合成了Ti/TiN、TiN/TiC及TiNbN多层薄膜,在分析其结构和性能的基础上,证实了用脉冲偏压电弧离子镀沉积多层薄膜的可行性;然后为了探讨多层薄膜的硬化机制,采用固体与分子经验电子理论及改进的TFD方法计算了Ti、TiN、TiC及NbN的价电子结构和Ti/TiN、TiN/TiC及TiN/NbN的界面电子结构;本文还在以往硬化机制模型的基础上,建立符合本文工艺特点的硬化机制模型,对由脉冲偏压电弧离子镀沉积获得的薄膜的异常超硬效应进行了分析。 首先,本文用SEM观察到了Ti/TiN多层薄膜中出现的多层调制结构,证实了用脉冲偏压电弧离子镀工艺沉积多层薄膜的可行性。然后为了深入了解脉冲偏压电弧离子镀的本质规律及获得优化的沉积工艺,以Ti/TiN多层薄膜为例,在固定其它工艺参数的基础上,采用正交设计法分析了脉冲偏压参数对多层薄膜显微硬度、膜基结合力及抗滑动磨损性能的影响。正交设计实验结果表明,偏压幅值是影响多层薄膜显微硬度的主要因素,而频率和占空比为次要因素。随着偏压幅值的增大,Ti/TiN多层薄膜的显微硬度值逐渐增加,在高偏压幅值时多层薄膜的显微硬度值达到29.5GPa。这说明高脉冲偏压幅值下获得的高能量沉积离子对薄膜组织结构的改善是薄膜硬度提高的主要原因。而且脉冲偏压幅值也是决定多层薄膜膜基结合力和抗滑动磨损性能的主要影响参数。 然后,用获得的优化工艺,通过气体交替通入控制等手段制备了不同调制周期和周期比的Ti/TiN多层薄膜。结果表明,多层薄膜的性能与其调制周期和周期比有关,在调制周期为46nm时,其硬度达到了43.6GPa,获得了超硬效应。多层薄膜的抗滑动磨损性能在其调制周期和单层厚度较小时达到最佳;多层薄膜的显微硬度不是影响其抗滑动磨损性能的唯一因素。多层薄膜的膜基结合力均显示了较高的值,最低大于70N。 为了探讨不同剪切模量材料交替沉积对薄膜性质带来的变化,采用类似的工艺制备了TiN/TiC多层薄膜,综合分析表明,TiN/TiC多层薄膜出现了明显的多层调制结构,界面层厚度约为20~30nm。与TiN和TiC单层薄膜相比,其硬度未出现明显的增强效应,但多层薄膜的摩擦系数仅为0.2左右,与Ti/TiN多层薄膜相比明显降低,大大提高


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 张孟军;神奇的多层薄膜材料[J];发明与创新;2003年11期
2 ;多层薄膜材料[J];军民两用技术与产品;2003年09期
3 ;意大利改进多层薄膜技术[J];国外塑料;2000年03期
4 何延才,胡幼华,陈家光,王心磊;Monte Carlo方法计算多层薄膜中X射线发射强度[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1989年03期
5 刘红日;王秀章;;PbTiO_3/BiFeO_3多层薄膜的铁电性质[J];功能材料与器件学报;2009年02期
6 ;多层薄膜保护敏感食品[J];塑胶工业;2006年03期
7 张孟军;神奇的多层薄膜材料[J];太阳能;2003年05期
8 王莉,赵艳娥,赵福利,陈弟虎,吴明娒;a-SiC_x:H/nc-Si:H多层薄膜的室温时间分辨光致可见发光[J];发光学报;2004年06期
9 ;低应力多层薄膜加工关键技术研发取得突破[J];表面工程资讯;2008年01期
10 ;低应力多层薄膜加工关键技术研发取得突破[J];表面工程资讯;2007年06期
11 陈丹阳;童俊海;钟舜聪;张秋坤;林杰文;伏喜斌;;基于二维光学相干层析的多层薄膜结构无损定量评价[J];机电工程;2017年08期
12 曹保胜;董斌;何洋洋;;二元系纳米多层薄膜非线性互扩散研究[J];材料导报;2009年14期
13 ;共挤出多层薄膜[J];塑料科技;1975年04期
14 ;用多层薄膜的光调制[J];光学机械;1975年04期
15 李宁,宋绪丁;超硬多层薄膜的研究现状及展望[J];材料保护;2005年07期
16 解志文;王浪平;王小峰;黄磊;陆洋;闫久春;;多元等离子体浸没离子注入与沉积和磁控溅射技术制备TiAlSiN/WS_2多层薄膜的力学性能和腐蚀行为(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年S2期
17 宋绪丁,李宁;超硬多层薄膜的研究现状及展望[J];表面技术;2005年03期
18 ;超硬纳米多层薄膜及其制作工艺[J];电镀与涂饰;2000年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴文彬;黄健洪;周贵恩;;不同X射线衍射几何分析多层薄膜的外延与匹配关系[A];中国分析测试协会科学技术奖发展回顾[C];2015年
2 曹保胜;雷明凯;;二元系纳米多层薄膜界面稳定性的理论分析[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
3 曹保胜;雷明凯;;二元系纳米多层薄膜界面稳定性的理论分析[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
4 任旭升;;利用X射线反射进行多层薄膜的界面表征研究[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
5 袁斌;徐江飞;张希;;含柱[6]芳烃的多层薄膜构筑与可逆识别[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十四分会:超分子组装与软物质材料[C];2016年
6 赵彦辉;林国强;董闯;闻立时;;脉冲偏压电弧离子镀Ti-Nb-N硬质结构多层薄膜的制备及性能[A];中国真空学会第六届全国会员代表大会暨学术会议论文摘要集[C];2004年
7 刘天伟;董闯;武胜;唐凯;王嘉勇;贾建平;;不同偏压下铀表面Ti/TiN多层薄膜结构及性能表征[A];TFC'05全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2005年
8 冷永祥;孙鸿;黄楠;;纳米多层薄膜性能及其应用[A];TFC’09全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2009年
9 闫亚宾;王晓媛;北村隆行;;纳米多层薄膜材料中界面分层破坏行为的原位实验研究与数值分析[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
10 涂绍勇;缪文勇;袁永腾;胡广月;郑坚;李志超;詹夏宇;韦敏习;侯立飞;;多层薄膜靶Multi-keV x射线的产生[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨成韬;光学多层薄膜结构及磁光性能研究[D];电子科技大学;2003年
2 赵彦辉;脉冲偏压电弧离子镀沉积超硬多层薄膜[D];大连理工大学;2006年
3 陈涛;Fe/Ti纳米多层薄膜界面反应机制研究[D];大连理工大学;2007年
4 曹保胜;纳米多层薄膜非线性扩散动力学研究[D];大连理工大学;2008年
5 徐照英;类金刚石(DLC)多层薄膜残余应力调控及其机械性能研究[D];西南交通大学;2013年
6 徐建清;磁性多层薄膜中电流诱导的磁化翻转与振荡[D];南京大学;2012年
7 杨田林;Zn_3N_2薄膜及AZO/Cu/AZO多层薄膜的制备与特性研究[D];天津大学;2010年
8 朱小娜;(Ba,Ca)TiO_3相关材料的制备、结构与性能[D];浙江大学;2016年
9 刘啸宇;石墨烯基和氧化锌基多层薄膜的气相沉积法制备及性能研究[D];吉林大学;2014年
10 罗胜耘;磁控溅射制备多层TiO_2薄膜的光电化学特性研究[D];复旦大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱丽楠;Si/a-C:H多层薄膜的可控制备及摩擦学性能硏究[D];太原理工大学;2018年
2 曹保胜;纳米多层薄膜界面扩散的非线性动力学理论研究[D];大连理工大学;2006年
3 刘博志;铬基金属与氮化物纳米多层薄膜调制结构研究[D];大连理工大学;2010年
4 江琛;Cu/Sn多层薄膜制备单IMC结构焊点研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 任兴润;CrN/CrAlN多层薄膜的制备及其摩擦学性能[D];江西理工大学;2016年
6 郐晛;铝合金类金刚石多层薄膜表面改性及其机械性能研究[D];西南交通大学;2011年
7 李春领;反应磁控溅射法制备玻璃基TiO_2/TiN/TiO_2多层薄膜的研究[D];武汉理工大学;2004年
8 吴勇芝;Fe/Ni多层薄膜力学性能尺寸效应的分子动力学模拟[D];湘潭大学;2015年
9 吴丽娟;一种非病毒siRNA载体材料的制备与性能研究[D];华东师范大学;2016年
10 夏齐萍;Ag/ITO/Ag多层薄膜的制备、微结构及光电性质表征[D];安徽大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 张孟军;神奇的多层薄膜材料[N];科技日报;2003年
2 ;美国研制出新型多层薄膜包装[N];中国包装报;2004年
3 鸿远;日本开发出多功能窗用玻璃[N];中华建筑报;2004年
4 程强;含有物理参数的化学产品权利要求的创造性判断[N];中国知识产权报;2007年
5 吕纪增;大棚蔬菜怎样防冻[N];河南科技报;2005年
6 海边;SABIC用于软包装的LD/LLDPE创新方法[N];中国包装报;2008年
7 ;包装新产品新材料新技术[N];中国包装报;2004年
8 ;介绍几种日本包装新技术[N];中国食品质量报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978