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脉冲直流PCVD制备新型Ti-Si-C-N纳米复合超硬薄膜

New Super Hard Ti-Si-C-N Nanocomposite Coatings Deposited by Pulsed DC Plasma CVD

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【作者】 畅庚榕郭岩马胜利徐可为

【Author】 Chang Gengrong, Guo Yan, Ma Shengli, Xu Kewei (State-Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials,Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China)

【机构】 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安交通大学金属材料强度国家重点实验室 陕西西安710049陕西西安710049

【摘要】 用工业型脉冲直流等离子体化学气相沉积(PCVD)设备,在高速钢(W18Cr4V)基材表面沉积新型四元Ti-Si-C-N复合超硬薄膜。结果表明:Ti-Si-C-N薄膜是由面心立方结构的TiN和TiC纳米晶、Ti(C,N)固溶体及存在于晶界的非晶Si3N4和a-C组成,形成TiN/TiC/Ti(C,N)/a-C/a-Si3N4复相结构,这种复相结构存在着[111],[220]和[200]混合择优取向。SiCl4和CH4流量变化是影响薄膜相组成和硬度变化的主要工艺参数。随Si含量的增加,薄膜的显微硬度先升后降,表面形貌由致密的细颗粒状变为粗大的枝条状;C元素的加入能抑制柱状晶的形成,对硬度影响较小。

【Abstract】 Using a pulsed dc plasma chemical vapor deposition technology, a new class of quaternary Ti-Si-C-N coatings were depositedon HSS substrate at 550℃. The chemical composition and the hardness of coatings could be well controlled through the adjustment of CH4and SiCl4 flow rate. Results indicate that the Ti-Si-C-N coatings have a nanocomposite structure of TiN/TiC/Ti(C,N)/a-C/a-Si3N4 with amixed orientations of [111], [220] and [200]. On the other hand, the change of C content has a little effect on the hardness of coatings.However, the surface morphologies of Ti-Si-C-N coatings changed from granular to strip-shaped with the increase of Si and C content, andthe hardness of coatings reaches a maximum value of about 52 GPa at content of 9 at% Si and 24 at% C.

【基金】 国家自然科学基金项目(50271053,50371067);973计划项目(2004CB619302);国家自然科学基金委重大国际合作项目(50420130033)资助
  • 【文献出处】 稀有金属材料与工程 ,Rare Metal Materials and Engineering , 编辑部邮箱 ,2006年05期
  • 【分类号】TB383.1
  • 【被引频次】11
  • 【下载频次】307
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