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在过去的几十年里,Ti N薄膜以其高硬度、高耐磨性以及金黄的色泽被广泛应用于机械、航天、电子等领域。然而,较低的韧性限制了Ti N薄膜潜在的应用。因此,需要研究综合力学性能优良的材料来满足发展的需求。纳米复合膜具有优异的综合使用性能,因此相关研究成为材料科学研究热点之一。本文利用磁控共溅射技术,通过改变薄膜制备工艺过程中的N2流量、Ni靶溅射功率、基体温度和负偏压四个工艺参数制备了一系列的Ni-Ti N纳米复合膜,利用XRD、扫描电镜、原子力显微镜、纳米压痕仪、电化学工作站和多功能表面性能测试仪对所制备薄膜的相结构、表面形貌、耐腐蚀性能和力学性能等进行了系统表征研究,获得如下结论。研究了N2流量对Ni-Ti N纳米复合膜的影响,结果表明:随着N2流量的增加,Ti N的平均晶粒尺寸逐渐减小,薄膜的平均沉积速率也在减小,膜表面粗糙度则先减小后增大。在N2流量为16 m L/min时,表面粗糙度最小,为2.75 nm,此时,膜基结合力也达到最大,为28 N。通过Ni靶功率对Ni-Ti N纳米复合膜的影响研究,发现:在Ni靶功率较低时,薄膜的平均晶粒尺寸较大,择优取向为Ti N(111)晶面,随着Ni靶功率的增加,择优取向变为Ti N(200)晶面,平均晶粒尺寸逐渐减小,表明Ni的加入明显地起到了细化晶粒的作用。在Ni靶功率为35 W时,薄膜表面最平滑,粗糙度值最小为3.14 nm,此时膜基结合力和耐腐蚀性最好。当Ni靶功率从25 W增至45 W时,硬度、弹性模量分别从15.1 GPa和288 GPa增至21.1 GPa和290.5GPa,此时H3/E2的值也最大。但是当Ni靶功率增加至55 W,薄膜的硬度和弹性模量又分别减小到18.2 GPa和281.4 GPa。基体温度对Ni-Ti N纳米复合膜的影响有:当温度从100°C上升至400°C时,薄膜的择优取向由Ti N(111)转变为(200)晶面,平均晶粒尺寸先减小后增大,薄膜的膜基结合力和耐蚀性先升高后降低。在200°C时平均晶粒尺寸最小,为12.5nm,薄膜表面平整致密,表面粗糙度最小。在300°C时薄膜的膜基结合力和耐蚀性最好。基体负偏压对Ni-Ti N纳米复合膜的影响与基体温度的影响大致相同。随着负偏压的增加,薄膜的择优取向由Ti N(111)晶面变为(200)晶面,薄膜平均晶粒尺寸先减小后增大,而力学性能和耐蚀性则先增加再下降。在负偏压为-80 V时平均晶粒尺寸为最小,为13.6 nm,薄膜的硬度和弹性模量分别达到最大值的19.2 GPa和311 GPa,膜基结合力达到最大值的41 N,耐腐蚀性最好。在负偏压为-120 V时,表面粗糙度最小,为3.14 nm。通过Ni-Ti N纳米复合膜与304不锈钢基体的耐腐蚀性对比试验发现,Ni-Ti N纳米复合膜的耐腐蚀性明显好于304不锈钢基体。