吴志立
,
李玉阁
,
吴彼
,
雷明凯
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150096
采用高功率调制脉冲磁控溅射Al/(Al+Ti)原子比(x)分别为0.25、0.5和0.67的TiAlSi合金靶,溅射功率1～4 kW,氮气分压25％,工作气压0.3 Pa,在Si(100)和AISI 304奥氏体不锈钢基片上沉积了TiAlSiN纳米复合涂层.TiAlSiN涂层中氮含量保持在52.0at％～56.7at％之间,均形成了nc-TiAlN/a-Si3N4/AlN纳米晶/非晶复合结构.随着原子比x增加,非晶含量增加,涂层硬度先升高而后降低.当x=0.5时,硬度最高可达28.7 GPa.溅射功率升高可提高溅射等离子体中金属离化程度,促进涂层调幅分解的进行,形成了界面清晰的非晶包裹纳米晶结构,且晶粒尺寸基本保持不变.当x=0.67时,溅射功率由1 kW上升到4 kW时,硬度由16.4 GPa升至21.3 GPa.不同靶材成分和溅射功率条件下沉积的TiAlSiN涂层的磨损率为(0.13～6.25)×10-5 mm3/(N·m),具有优良的耐磨性能.当x=0.67,溅射功率2 kW时,nc-TiAlN/a-Si3N4纳米复合涂层具有最优的耐磨性能.
关键词:
高功率调制脉冲磁控溅射
,
TiAlSiN纳米复合涂层
,
微结构
,
硬度
,
磨损
