| 脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层膜结构和性能的影响规律 |
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| 引用本文： | 魏永强,游业豪,蒋志强. 脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层膜结构和性能的影响规律[J]. 表面技术, 2021, 50(12): 311-319. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.12.030 |
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| 作者姓名： | 魏永强 游业豪 蒋志强 |
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| 作者单位： | 郑州航空工业管理学院 航空工程学院,郑州 450015 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(51401182);航空科学基金(2016ZE55013);河南省高等学校重点科研项目指导计划(22B430030) |
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| 摘 要： | 目的 研究脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜结构和性能的影响,优化工艺参数,以提高薄膜的性能.方法 采用脉冲偏压电弧离子镀,在M2高速钢和单晶硅基底上以不同脉冲偏压频率沉积TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪和纳米压痕仪,研究脉冲偏压频率对TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜的表面形貌、元素成分、截面形貌、相结构和纳米硬度的影响.结果 TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜表面的大颗粒直径主要集中在1μm以下,随着脉冲偏压频率的变化,大颗粒的数量为184～234,所占面积为40.686～63.87μm2;主要元素为Ti元素和N元素,所占原子比分别为48％和50％,Si和Al元素的含量较少;多层结构不明显,截面形貌可观察到柱状晶的细化,80 kHz时出现片状化结构;以(111)晶面为择优取向,晶粒尺寸在20 nm左右;纳米硬度为28.3～32.3 GPa,弹性模量为262.5～286.8 GPa.结论 50 kHz时,TiSiN/TiAlN纳米多层薄膜表面大颗粒的数量最少,为184个;70 kHz时大颗粒所占面积最小,为40.686μm2;晶粒尺寸在50～60 kHz时发生细化,60 kHz时,晶粒尺寸达到最小值19.366 nm,纳米硬度和弹性模量分别达到最大值32.3 GPa和308.6 GPa,脉冲偏压频率的最佳频率范围为50～70 kHz.
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| 关 键 词： | 电弧离子镀 纳米多层膜 TiSiN/TiAlN 脉冲偏压频率 纳米硬度 |
| 收稿时间： | 2021-06-07 |
| 修稿时间： | 2021-09-27 |
Effects of Pulse Bias Frequency on the Microstructure andProperties of TiSiN/TiAlN Nano-Multilayer Films |
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| WEI Yong-qiang,YOU Ye-hao,JIANG Zhi-qiang. Effects of Pulse Bias Frequency on the Microstructure andProperties of TiSiN/TiAlN Nano-Multilayer Films[J]. Surface Technology, 2021, 50(12): 311-319. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.12.030 |
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| Authors: | WEI Yong-qiang YOU Ye-hao JIANG Zhi-qiang |
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| Affiliation: | School of Aeronautics and Astronautics, Zhengzhou University of Aeronautics, Zhengzhou 450015, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | arc ion plating nano multilayer film TiSiN/TiAlN pulsed bias frequency nano hardness |
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