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Mo含量对CrMoAlN薄膜微观结构和摩擦磨损性能的影响^*

楼白杨 , 王宇星

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00493

采用非平衡磁控溅射离子镀技术在M2工具钢和单晶Si表面沉积多元CrMoAlN纳米多层薄膜. 利用EDS, SEM, XRD, XPS, 纳米压痕仪和销盘磨损试验仪研究Mo含量对CrMoAlN薄膜成分、表面和截面形貌、相结构、化学价态、显微硬度和摩擦性能的影响. 结果表明, 不同Mo含量的CrMoAlN薄膜均为fcc结构, Mo代替了CrAlN晶格中部分Cr或Al的位置, 形成了以fcc-CrN相为基础的CrMoAlN置换固溶体. 随着Mo含量提高, CrMoAlN薄膜表面颗粒尺寸明显减小, 截面柱状晶结构逐渐消失. CrMoAlN薄膜的显微硬度和弹性模量随着Mo含量的增加而提高, 摩擦系数和磨损率随着Mo含量的提高而降低. Mo含量为19.47% (原子分数)时, 显微硬度与弹性模量均达到最大值29.70 GPa和427.53 GPa, 摩擦系数和磨损率达到最小值0.271和1.2×10^-16 m³/(Nm).

关键词: CrMoAlN纳米多层薄膜 , 磁控溅射 , 微观结构 , 摩擦磨损性能

Mo含量对CrMoAlN薄膜微观结构和摩擦磨损性能的影响

楼白杨 , 王宇星

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00493

采用非平衡磁控溅射离子镀技术在M2工具钢和单晶Si表面沉积多元CrMoAlN纳米多层薄膜.利用EDS,SEM,XRD,XPS,纳米压痕仪和销盘磨损试验仪研究Mo含量对CrMoAlN薄膜成分、表面和截面形貌、相结构、化学价态、显微硬度和摩擦性能的影响.结果表明,不同Mo含量的CrMoAlN薄膜均为fcc结构,Mo代替了CrAlN晶格中部分Cr或Al的位置,形成了以fcc-CrN相为基础的CrMoAlN置换固溶体.随着Mo含量提高,CrMoAlN薄膜表面颗粒尺寸明显减小,截面柱状晶结构逐渐消失.CrMoAlN薄膜的显微硬度和弹性模量随着Mo含量的增加而提高,摩擦系数和磨损率随着Mo含量的提高而降低.Mo含量为19.47％(原子分数)时,显微硬度与弹性模量均达到最大值29.70 GPa和427.53 GPa,摩擦系数和磨损率达到最小值0.271和1.2×1016 m3/(N· m).

关键词: CrMoAlN纳米多层薄膜 , 磁控溅射 , 微观结构 , 摩擦磨损性能

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