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HiPIMS技术低温沉积CrN薄膜结构及性能研究
被引量：
3
1
作者
贵宾华
周晖
+3 位作者
郑军
杨拉毛草
张延帅
汪科良
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第12期199-208,共10页
目的实现性能优异的CrN薄膜在低温沉积条件下的可控制备。方法利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),通过调控脉冲放电波形(可调控脉冲放电模式-MPP、双极脉冲放电模式-BPH)制备了系列低温沉积工艺下的CrN薄膜。选用X射线衍射仪(XRD)、...
目的实现性能优异的CrN薄膜在低温沉积条件下的可控制备。方法利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),通过调控脉冲放电波形(可调控脉冲放电模式-MPP、双极脉冲放电模式-BPH)制备了系列低温沉积工艺下的CrN薄膜。选用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、纳米硬度测试仪及球盘摩擦试验仪表征了Cr N薄膜的组织结构、微观形貌、摩擦学性能。结果相对于传统的直流磁控溅射技术(DCMS),Hi PIMS具备高溅射材料离化率,偏压作用下产生的荷能离子对成膜表面的持续轰击作用,有效提升了低温沉积条件下成膜粒子的表面迁移能,显著抑制了贯穿柱状晶的连续生长,达到了细化晶粒,改善薄膜致密性的目的。BPH模式下沉积的薄膜表面光滑致密,表面粗糙度可达4.6 nm。细晶强化作用及薄膜致密性提升使得BPH模式下制备的Cr N薄膜硬度最高,可达(15.6±0.8)GPa。此外,BPH模式下沉积的CrN薄膜具备最为优异的摩擦学性能,摩擦系数低(~0.3)且运行平稳,并且在高速及重载作用下,仍能表现出优异的摩擦磨损性能。结论HiPIMS技术中的双极脉冲放电模式可显著提升沉积粒子表面迁移能,提升Cr N薄膜沉积反应动力学过程,实现低温条件下性能优异的Cr N薄膜的可控制备。
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关键词
hipims
磁控溅射
可调控脉冲放电模式
双极脉冲放电模式
基体偏压
沉积温度
组织结构
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职称材料
HiPIMS复合热处理制备高纯Ti_(2)AlC MAX相涂层
被引量：
1
2
作者
周定伟
李忠昌
+4 位作者
王振玉
马冠水
柯培玲
胡晓君
汪爱英
《中国表面工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期236-245,共10页
Ti_(2)AlC MAX相涂层是一类兼具金属和陶瓷特性的具有密排六方结构的高性能陶瓷涂层,在电接触、高温防护、宽温域摩擦等领域具有广阔的应用前景。然而MAX相涂层的成相成分窗口窄,性能受杂质相影响大,实现高纯、致密Ti_(2)AlC MAX相涂层...
Ti_(2)AlC MAX相涂层是一类兼具金属和陶瓷特性的具有密排六方结构的高性能陶瓷涂层,在电接触、高温防护、宽温域摩擦等领域具有广阔的应用前景。然而MAX相涂层的成相成分窗口窄,性能受杂质相影响大,实现高纯、致密Ti_(2)AlC MAX相涂层的制备目前仍存在挑战。考虑沉积气压与溅射等离子体能量密切相关,采用高功率脉冲复合直流磁控溅射技术在钛合金基体上制备了TiAl/Ti-Al-C涂层,经后续热处理退火得到高纯Ti_(2)AlC MAX相涂层,重点研究不同沉积气压对涂层退火前后的成分、微观结构以及力学性能的影响和作用机制。结果表明,随着气压不断增大,沉积态涂层厚度先增加后减少。其中低沉积气压下沉积态涂层退火后,结构中除了Ti_(2)AlC MAX相外,还含有一定量杂质相;而在高气压下沉积态涂层退火后几乎全部转变为Ti_(2)AlC MAX相,呈现高纯、表面光滑致密的MAX相涂层特征。相较于沉积态涂层,退火后的涂层硬度变化不大,但由于生成了Ti_(2)AlC MAX相,涂层弹性模量有所提高。
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关键词
高功率脉冲磁控溅射技术(
hipims
)
MAX相
Ti_(2)AlC
热处理
力学性能
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职称材料
脉冲频率对HiPIMS制备TiN薄膜组织和力学性能的影响
被引量：
3
3
作者
高海洋
张斌
+2 位作者
魏殿忠
但敏
金凡亚
《中国表面工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期192-199,共8页
为探究脉冲频率对通过高功率脉冲磁控溅射制备TiN薄膜组织力学性能的影响,选用Ti靶和N2气体,采用反应磁控溅射技术通过改变高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)电源脉冲频率在Si(100)晶片上制备不同种TiN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电...
为探究脉冲频率对通过高功率脉冲磁控溅射制备TiN薄膜组织力学性能的影响,选用Ti靶和N2气体,采用反应磁控溅射技术通过改变高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)电源脉冲频率在Si(100)晶片上制备不同种TiN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对所制薄膜晶体结构和成分、表面和断面形貌进行分析,利用纳米压痕仪对薄膜的硬度和弹性模量进行表征,并计算H/E和H^(3)/E^(2)。结果表明,高离化率Ti离子轰击促使薄膜以低应变能的晶面优先生长,所制TiN薄膜具有(111)晶面择优取向。薄膜平均晶粒尺寸均在10.3 nm以下,随着脉冲频率增大晶粒尺寸增大,结晶度和沉积速率降低,柱状生长明显,致密度下降,影响薄膜力学性能。在9 kHz时,TiN薄膜的晶粒尺寸可达8.9 nm,薄膜组织致密具有最高硬度为30 GPa,弹性模量374 GPa,弹性恢复为62.9%,具有最优的力学性能。
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关键词
高功率脉冲磁控溅射(
hipims
)
脉冲频率
TIN薄膜
微观组织
力学性能
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职称材料
题名
HiPIMS技术低温沉积CrN薄膜结构及性能研究
被引量：
3
1
作者
贵宾华
周晖
郑军
杨拉毛草
张延帅
汪科良
机构
兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室
安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室
出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第12期199-208,共10页
文摘
目的实现性能优异的CrN薄膜在低温沉积条件下的可控制备。方法利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS),通过调控脉冲放电波形(可调控脉冲放电模式-MPP、双极脉冲放电模式-BPH)制备了系列低温沉积工艺下的CrN薄膜。选用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、纳米硬度测试仪及球盘摩擦试验仪表征了Cr N薄膜的组织结构、微观形貌、摩擦学性能。结果相对于传统的直流磁控溅射技术(DCMS),Hi PIMS具备高溅射材料离化率,偏压作用下产生的荷能离子对成膜表面的持续轰击作用,有效提升了低温沉积条件下成膜粒子的表面迁移能,显著抑制了贯穿柱状晶的连续生长,达到了细化晶粒,改善薄膜致密性的目的。BPH模式下沉积的薄膜表面光滑致密,表面粗糙度可达4.6 nm。细晶强化作用及薄膜致密性提升使得BPH模式下制备的Cr N薄膜硬度最高,可达(15.6±0.8)GPa。此外,BPH模式下沉积的CrN薄膜具备最为优异的摩擦学性能,摩擦系数低(~0.3)且运行平稳,并且在高速及重载作用下,仍能表现出优异的摩擦磨损性能。结论HiPIMS技术中的双极脉冲放电模式可显著提升沉积粒子表面迁移能,提升Cr N薄膜沉积反应动力学过程,实现低温条件下性能优异的Cr N薄膜的可控制备。
关键词
hipims
磁控溅射
可调控脉冲放电模式
双极脉冲放电模式
基体偏压
沉积温度
组织结构
Keywords
hipims
magnetron
sputtering
modulated
pulsed
power(MPP)
bipolar
puls
e power(BPH)
substrate bias voltage
deposition temperature
microstructure
tribological property
分类号
TG174.4 [金属学及工艺—金属表面处理]
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职称材料
题名
HiPIMS复合热处理制备高纯Ti_(2)AlC MAX相涂层
被引量：
1
2
作者
周定伟
李忠昌
王振玉
马冠水
柯培玲
胡晓君
汪爱英
机构
浙江工业大学材料科学与工程学院
中国科学院宁波材料技术与工程研究所
出处
《中国表面工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期236-245,共10页
基金
国家自然科学基金(52025014,52171090,51901238)
宁波市自然科学基金(202003N4025)资助项目
文摘
Ti_(2)AlC MAX相涂层是一类兼具金属和陶瓷特性的具有密排六方结构的高性能陶瓷涂层,在电接触、高温防护、宽温域摩擦等领域具有广阔的应用前景。然而MAX相涂层的成相成分窗口窄,性能受杂质相影响大,实现高纯、致密Ti_(2)AlC MAX相涂层的制备目前仍存在挑战。考虑沉积气压与溅射等离子体能量密切相关,采用高功率脉冲复合直流磁控溅射技术在钛合金基体上制备了TiAl/Ti-Al-C涂层,经后续热处理退火得到高纯Ti_(2)AlC MAX相涂层,重点研究不同沉积气压对涂层退火前后的成分、微观结构以及力学性能的影响和作用机制。结果表明,随着气压不断增大,沉积态涂层厚度先增加后减少。其中低沉积气压下沉积态涂层退火后,结构中除了Ti_(2)AlC MAX相外,还含有一定量杂质相;而在高气压下沉积态涂层退火后几乎全部转变为Ti_(2)AlC MAX相,呈现高纯、表面光滑致密的MAX相涂层特征。相较于沉积态涂层,退火后的涂层硬度变化不大,但由于生成了Ti_(2)AlC MAX相,涂层弹性模量有所提高。
关键词
高功率脉冲磁控溅射技术(
hipims
)
MAX相
Ti_(2)AlC
热处理
力学性能
Keywords
high-power
pulsed
magnetron
sputtering
(
hipims
)
MAX
Ti_(2)AlC
heat treatment
mechanical properties
分类号
TG174 [金属学及工艺—金属表面处理]
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职称材料
题名
脉冲频率对HiPIMS制备TiN薄膜组织和力学性能的影响
被引量：
3
3
作者
高海洋
张斌
魏殿忠
但敏
金凡亚
机构
中国科学院兰州化学物理研究所材料磨损与防护重点实验室
中国科学院大学材料与光电技术学院
兰州精新电源设备有限公司
核工业西南物理研究院等离子体工程研究中心
出处
《中国表面工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期192-199,共8页
基金
甘肃省科技支撑(20YF8WA006)
中国科学院青年创新促进会(2017489)资助项目
文摘
为探究脉冲频率对通过高功率脉冲磁控溅射制备TiN薄膜组织力学性能的影响,选用Ti靶和N2气体,采用反应磁控溅射技术通过改变高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)电源脉冲频率在Si(100)晶片上制备不同种TiN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对所制薄膜晶体结构和成分、表面和断面形貌进行分析,利用纳米压痕仪对薄膜的硬度和弹性模量进行表征,并计算H/E和H^(3)/E^(2)。结果表明,高离化率Ti离子轰击促使薄膜以低应变能的晶面优先生长,所制TiN薄膜具有(111)晶面择优取向。薄膜平均晶粒尺寸均在10.3 nm以下,随着脉冲频率增大晶粒尺寸增大,结晶度和沉积速率降低,柱状生长明显,致密度下降,影响薄膜力学性能。在9 kHz时,TiN薄膜的晶粒尺寸可达8.9 nm,薄膜组织致密具有最高硬度为30 GPa,弹性模量374 GPa,弹性恢复为62.9%,具有最优的力学性能。
关键词
高功率脉冲磁控溅射(
hipims
)
脉冲频率
TIN薄膜
微观组织
力学性能
Keywords
high-power
im
puls
e
magnetron
sputtering
(
hipims
)
puls
e frequency
TiN films
microstructure
mechanical property
分类号
TB383 [一般工业技术—材料科学与工程]
TG174 [金属学及工艺—金属表面处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
HiPIMS技术低温沉积CrN薄膜结构及性能研究
贵宾华
周晖
郑军
杨拉毛草
张延帅
汪科良
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
3
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职称材料
2
HiPIMS复合热处理制备高纯Ti_(2)AlC MAX相涂层
周定伟
李忠昌
王振玉
马冠水
柯培玲
胡晓君
汪爱英
《中国表面工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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下载PDF
职称材料
3
脉冲频率对HiPIMS制备TiN薄膜组织和力学性能的影响
高海洋
张斌
魏殿忠
但敏
金凡亚
《中国表面工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
3
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职称材料
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