喻利花
,
马冰洋
,
许俊华
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00714
通过非平衡磁控溅射的方法制备了不同C含量的ZrCN复合薄膜, 采用XPS, XRD, SEM, AFM, 纳米压痕仪和摩擦磨损仪等对薄膜的化学成分、微结构、表面形貌、力学性能及摩擦磨损性能进行了研究. 结果表明, ZrCN薄膜中(C+N)/Zr原子比对薄膜的相组成、微结构和力学性能都有很大的影响. 当(C+N)/Zr原子比小于1时, C进入ZrN的晶格间隙并形成Zr(C, N)固溶体. 而当(C+N)/Zr原子比大于1时, 多余的C形成非晶态的CN或单质C, ZrCN复合膜呈fcc结构. 随着C含量升高, ZrCN复合膜的硬度先增大后减小, 而摩擦系数逐渐减小, 磨损所产生的磨痕逐渐变窄、变浅. C的加入使得ZrCN复合膜的摩擦磨损形式发生改变, 摩擦磨损性能得到提高. 含C量为13.2%的ZrCN薄膜硬度达到31 GPa, 摩擦系数仅为0.26, 综合具备了硬度高、摩擦磨损性能好的优良特点.
关键词:
ZrCN薄膜
,
nanostructure
,
mechanical behavior
,
friction and wear
喻利花
,
马冰洋
,
许俊华
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00714
通过非平衡磁控溅射的方法制备了不同C含量的ZrCN复合薄膜,采用XPS,XRD,SEM,AFM,纳米压痕仪和摩擦磨损仪等对薄膜的化学成分、微结构、表面形貌、力学性能及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,ZrCN薄膜中(C+N)/Zr原子比对薄膜的相组成、微结构和力学性能都有很大的影响.当(C+N)/Zr原子比小于1时,C进入ZrN的晶格间隙并形成Zr(C,N)固溶体.而当(C+N)/Zr原子比大于1时,多余的C形成非晶态的CN或单质C,ZrCN复合膜呈fcc结构.随着C含量升高,ZrCN复合膜的硬度先增大后减小,而摩擦系数逐渐减小,磨损所产生的磨痕逐渐变窄、变浅.C的加入使得ZrCN复合膜的摩擦磨损形式发生改变,摩擦磨损性能得到提高.含C量为13.2％的ZrCN薄膜硬度达到31 GPa,摩擦系数仅为0.26,综合具备了硬度高、摩擦磨损性能好的优良特点.
关键词:
ZrCN薄膜
,
微结构
,
力学性能
,
摩擦磨损
