【摘 要】
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随着现代制造业的飞速发展,为适应更加苛刻的作业条件,切削刀具不断更新换代,单一的TiN、TiAlSiN薄膜虽然具有较高硬度和良好的热稳定性,但膜基结合力强度低直接影响到了实际应用。本文旨在制备探究TiAlSiN成分梯度膜和TiN/TiAlSiN复合膜及多层调制膜,在保证高硬度的前提下,提高膜基结合力,得到综合性能优异的硬质薄膜。本文采用磁控溅射法制备了一系列的TiN和TiAlSiN的单层膜和成分梯
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随着现代制造业的飞速发展,为适应更加苛刻的作业条件,切削刀具不断更新换代,单一的TiN、TiAlSiN薄膜虽然具有较高硬度和良好的热稳定性,但膜基结合力强度低直接影响到了实际应用。本文旨在制备探究TiAlSiN成分梯度膜和TiN/TiAlSiN复合膜及多层调制膜,在保证高硬度的前提下,提高膜基结合力,得到综合性能优异的硬质薄膜。本文采用磁控溅射法制备了一系列的TiN和TiAlSiN的单层膜和成分梯度膜,TiN/TiAlSiN双层梯度膜、复合膜及不同周期数的多层调制膜。分别研究了氮气流量对单层膜和复合膜的影响,不同的氮气流量变化工艺对成分梯度膜的影响,调制比对双层梯度膜和多层调制膜的影响。主要采用XRD、SEM、EDS、显微硬度计和涂层附着力划痕仪来表征试样。研究结果如下:（1）在探究氮气流量对单层膜和复合膜影响的实验中:对于TiN单层膜,氮气流量为8sccm时,硬度达到最大值2035HV,氮气流量为10sccm时,结合力最大为42N;对于TiAlSiN单层膜,氮气流量为8sccm时,综合力学性能最优,硬度达到最大值3409HV,膜基结合力为51N;双靶共溅射TiN-TiAlSiN复合膜中,氮气流量为8sccm时,硬度值和结合力达到最大,分别为3755HV和74N。（2）在成分梯度膜的研究中,氮气流量变化量为8-12-8sccm时,对应的TiN、TiAlSiN成分梯度膜硬度都达到最大值,分别为1963HV、3633HV,TiN薄膜结合力也达到最大值40N,但TiAlSiN梯度膜结合力最大值是在氮气流量变化量为8-4-8sccm时获得,为59N;TiN/TiAlSiN双层梯度膜实验中,调制比为5:1时,硬度达到最大值3439HV,膜基结合力也最大为54N。（3）周期数为20的TiN/TiAlSiN多层调制膜中,综合各调制比下的硬度值和结合力,发现在调制比为1:2时的综合力学性能最优,硬度3296HV,结合力72N;周期数为40的TiN/TiAlSiN多层调制膜实验,考量整体综合性能,发现调制比为1:2时,硬度值3271HV及结合力62N,为最佳综合力学性能。
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