C及Al含量对Ti-Al-Si-C-N硬质薄膜微观结构和力学性能的影响

摘要：

用电弧增强磁控溅射方法（AEMS）制备了不同C及Al含量的Ti-Al-Si-C-N 硬质薄膜。发现Ti-Al-Si-C-N硬质薄膜具有非晶包覆纳米晶的复合结构。通过X 射线衍射，X 射线光电子能谱，透射电镜，显微硬度测 试等方法，研究了不同C及Al含量对薄膜微观结构及力学性能的影响。结果显示，薄膜硬度最高可达39GPa。 随着C 含量的提高，薄膜中非晶C 的含量也随之提高，薄膜的微观结构发生变化。当薄膜中C 含量增加到 32 at.％时，由于非晶C 的增多，抑制了纳米晶体的生长，导致晶体间间距增加，晶体与非晶界面的内聚能 减小，因此薄膜的硬度下降至31GPa。但随C 含量提高，薄膜摩擦系数降低，最低至0.25。随着薄膜中Al 含量的提高，由于Al 在TiN 晶格中的固溶度增加，晶体的晶面间距增大。薄膜的XPS分析显示，薄膜中 存在Ti-N 键，Ti-C 键，Al-N 键，C-C 键及Si-N 键，其中C-C 与Si-N 键为非晶C 及非晶Si3N4。

关键词： 薄膜材料 Ti-Al-Si-C-N 硬质薄膜 纳米复合结构 显微硬度

作者: 吴贵智 刘四涛 李泽宇 马胜利 徐可为

作者单位: 西安交通大学材料科学与工程学院,陕西西安 710049

会议类型: 国内会议

会议名称: 第5届海内外中华青年材料科学技术研讨会暨第13届全国青年材料科学技术研讨会

会议地点: 西安

会议语种:中文

页码: 816-826

在线出版日期: 2011-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）