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电弧离子镀与磁控溅射复合制备TiCN涂层的研究

作　者: 刘野
导　师: 黄美东
学　校: 天津师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 电弧离子镀磁控溅射直流叠加脉冲偏压 TiCN涂层硬度
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来,TiN和TiC涂层已广泛应用于保护层领域,成为国内外研究较多、应用较广泛的耐磨涂层。TiN涂层具有较良好的综合性能,但用于机械工业中的刀具、模具,其硬度还显得稍低；TiC涂层的硬度虽然高,但膜的韧性差,在高载荷或非连续切削冲击条件下,膜容易发生脆断。而TiCN涂层是当前应用较广的非常重要的保护性硬质涂层,它在很大程度上克服了TiN和TiC涂层的缺点,具有优良的力学性能和化学稳定性、良好的耐磨、耐腐蚀性能。本文同时采用阴极电弧离子镀及磁控溅射技术分别离化纯度为99.99%的钛靶和碳靶,在高速钢基底上沉积TiCN涂层样品。沉积过程中,在基底上施加直流叠加脉冲偏压。我们运用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)来研究涂层的晶体结构和表面形貌,用维式硬度计对涂层的显微硬度进行测试,根据XP-2仪的曲线来测量涂层的厚度,计算沉积速率。本文通过分别改变不同的直流偏压、脉冲偏压以及占空比,讨论其对TiCN涂层组织结构和力学性能的影响。结果显示在直流叠加脉冲偏压的作用下,采取阴极电弧离子镀及磁控溅射技术复合制备的TiCN涂层具有优良的性能。该工艺制备的TiCN涂层沉积速率高,对于涂层表面大颗粒的净化作用明显,同时获得了较高的显微硬度,最高可达3800(HV)。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-8
第一章绪论  8-19
  1.1 引言  8
  1.2 硬质涂层  8-12
    1.2.1 硬质涂层材料的发展  8-11
    1.2.2 硬质涂层材料  11
    1.2.3 硬质涂层的制备技术  11-12
  1.3 TiCN涂层及制备技术  12-18
    1.3.1 TiCN涂层  12
    1.3.2 阴极真空电弧离子镀技术  12-17
    1.3.3 磁控溅射技术  17
    1.3.4 直流叠加脉冲偏压技术  17-18
  1.4 论文研究目的和主要内容  18-19
第二章实验设备与方法  19-23
  2.1 实验设备  19
  2.2 基底的制备和预处理  19-20
  2.3 涂层的制备工艺及参数设定  20-21
  2.4 涂层的表征  21-23
    2.4.1 涂层的沉积速率  21
    2.4.2 涂层的显微硬度  21-22
    2.4.3 X射线分析(XRD)  22
    2.4.4 涂层的表面形貌(SEM)  22-23
第三章脉冲偏压对TiCN涂层结构和性能的影响  23-31
  3.1 TiCN涂层的沉积速率  23-25
  3.2 TiCN涂层的表面形貌  25-27
  3.3 TiCN涂层的相组成  27-28
  3.4 TiCN涂层的力学性能  28-30
  3.5 本章小结  30-31
第四章叠加偏压中直流部分对TiCN涂层结构和性能的影响  31-39
  4.1 TiCN涂层的成膜速率  31-33
  4.2 TiCN涂层的表面形貌  33-35
  4.3 TiCN涂层的相组成  35-36
  4.4 TiCN涂层的力学性能  36-37
  4.5 本章小结  37-39
第五章占空比对TiCN涂层性能的影响研究  39-45
  5.1 TiCN涂层的成膜速率  39-41
  5.2 TiCN涂层的表面形貌  41-42
  5.3 TiCN涂层的相组成  42-43
  5.4 TiCN涂层的力学性能  43-44
  5.5 本章小结  44-45
第六章结论  45-46
参考文献  46-49
硕士期间发表的论文  49-50
攻读硕士期间获得的奖励  50-51
致谢  51

电弧离子镀与磁控溅射复合制备TiCN涂层的研究

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