| 三靶共溅射纳米复合Cr-Al-Si-N涂层的 制备及摩擦学性能研究 |
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| 引用本文： | 王铁钢,蒙德强,李柏松,赵彦辉,刘艳梅,姜肃猛. 三靶共溅射纳米复合Cr-Al-Si-N涂层的 制备及摩擦学性能研究[J]. 表面技术, 2019, 48(9): 78-86 |
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| 作者姓名： | 王铁钢 蒙德强 李柏松 赵彦辉 刘艳梅 姜肃猛 |
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| 作者单位： | 天津职业技术师范大学 天津市高速切削与精密加工重点实验室,天津,300222;中国科学院金属研究所,沈阳,110016 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目（51301181，51875555）；天津市科技军民融合重大专项项目（18ZXJMTG00050）；中青年骨干创新人才培养计划项目（RC180203）；天津职业技术师范大学校级科研项目（KJ1812）；研究生创新基金项目（YC18-02） |
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| 摘 要： | 目的 利用高功率脉冲磁控溅射技术离化率高、溅射离子能量高等优点，在Cr-Al-N涂层中添加Si元素研制a-Si3N4包裹nc-(Cr,Al)N的纳米复合涂层，通过改变反应沉积时的N2/Ar比来调控涂层成分与结构，实现纳米复合Cr-Al-Si-N涂层性能优化。方法 采用高功率脉冲与脉冲直流复合磁控溅射技术制备Cr-Al-Si-N涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、应力仪、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦试验机，研究N2/Ar比对涂层成分、结构、力学性能以及摩擦学行为的影响。结果 涂层主要由面心立方结构的CrN与AlN相组成，且沿(200)晶面择优生长。当N2/Ar流量比为3∶1时，涂层与基体结合最好，临界载荷约为36.5 N；摩擦系数和内应力较低，分别为0.5和-0.48 GPa。当N2/Ar流量比为4∶1时，H/E值和H3/E*2值升至最高，分别为0.11和0.24 GPa，磨损率最低，约为1.9×10-4 μm3/(N?μm)。结论 当N2/Ar流量比为4∶1时，三靶共溅射制备的Cr-Al-Si-N涂层硬度较高，耐磨性能最好。
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| 关 键 词： | 高功率脉冲磁控溅射 脉冲直流磁控溅射 三靶共溅射 纳米复合涂层 Cr-Al-Si-N涂层 N2/Ar流量比 临界载荷 摩擦系数 磨损率 |
| 收稿时间： | 2018-11-16 |
| 修稿时间： | 2019-09-20 |
Preparation and Tribological Properties of Cr-Al-Si-N Nanocomposite Coatings by Three Target Co-sputtering |
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| WANG Tie-gang,MENG De-qiang,LI Bai-song,ZHAO Yan-hui,LIU Yan-mei and JIANG Su-meng. Preparation and Tribological Properties of Cr-Al-Si-N Nanocomposite Coatings by Three Target Co-sputtering[J]. Surface Technology, 2019, 48(9): 78-86 |
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| Authors: | WANG Tie-gang MENG De-qiang LI Bai-song ZHAO Yan-hui LIU Yan-mei JIANG Su-meng |
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| Affiliation: | 1.Tianjin Key Laboratory of High Speed Cutting and Precision Manufacturing, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China,1.Tianjin Key Laboratory of High Speed Cutting and Precision Manufacturing, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China,1.Tianjin Key Laboratory of High Speed Cutting and Precision Manufacturing, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China,2. Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China,1.Tianjin Key Laboratory of High Speed Cutting and Precision Manufacturing, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China and 2. Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | high power impulse magnetron sputtering pulsed DC magnetron sputtering three-target co-sputtering nanocomposite coating Cr-Al-Si-N coating N2/Ar ratio critical load friction coefficient wear rate |
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