倍频微脉冲复合高功率磁控溅射TiCN薄膜结构及性能研究.docx

倍频微脉冲复合高功率磁控溅射TiCN薄膜结构及性能研究
倍频微脉冲复合高功率磁控溅射TiCN薄膜结构及性能研究
摘要
本研究采用倍频微脉冲复合高功率磁控溅射技术制备了TiCN薄膜，并对其结构和性能进行了研究。结果表明，采用倍频微脉冲复合高功率磁控溅射技术制备的TiCN薄膜具有较高的硬度和优异的附着力。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜对薄膜的结构进行了表征，发现薄膜呈现出致密的纳米晶结构。同时，通过热循环试验和摩擦磨损实验，验证了TiCN薄膜具有较好的热稳定性和摩擦性能。因此，倍频微脉冲复合高功率磁控溅射技术可以有效制备高质量的TiCN薄膜。
关键词：倍频微脉冲，复合高功率磁控溅射，TiCN薄膜，结构，性能
1.引言
随着材料科学和工程的发展，表面薄膜在许多领域中具有重要的应用，如陶瓷、金属和硬质合金等。TiCN薄膜是一种重要的金属氮化物薄膜，具有优异的机械性能和化学稳定性。目前，磁控溅射是制备TiCN薄膜的主要方法之一，但传统的磁控溅射技术存在一些问题，如薄膜内应力大、结合力差和晶粒粗大等。因此，如何提高TiCN薄膜的结构和性能是一个重要的研究方向。
2.实验方法
本研究采用倍频微脉冲复合高功率磁控溅射技术制备了TiCN薄膜。在溅射过程中，通过调节脉冲频率和功率，实现对薄膜结构的控制。随后，通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜对薄膜的结构进行了表征。同时，进行了热循环试验和摩擦磨损实验，评估了TiCN薄膜的热稳定性和摩擦性能。
3.结果与讨论
通过X射线衍射仪的分析，发现倍频微脉冲复合高功率磁控溅射技术制备的TiCN薄膜具有较高的晶体度和较小的晶粒尺寸。通过扫描电子显微镜和原子力显微镜的观察，发现薄膜呈现出致密的纳米晶结构，晶粒尺寸约为10nm。这种纳米晶结构可以提高薄膜的硬度和附着力。
通过热循环试验，发现TiCN薄膜具有较好的热稳定性，经过1000次循环后，薄膜的结构和性能基本不变。通过摩擦磨损实验，发现TiCN薄膜具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性能。这表明倍频微脉冲复合高功率磁控溅射技术制备的TiCN薄膜可以在高温和高摩擦条件下保持较好的性能。
4.结论
本研究通过倍频微脉冲复合高功率磁控溅射技术成功制备了TiCN薄膜，并对其结构和性能进行了研究。结果表明，倍频微脉冲复合高功率磁控溅射技术可以有效制备具有优异结构和性能的TiCN薄膜。这种纳米晶结构的TiCN薄膜具有较高的硬度和优异的附着力，并具有较好的热稳定性和摩擦性能。因此，倍频微脉冲复合高功率磁控溅射技术有望在表面薄膜制备领域得到广泛应用。
参考文献：
[1]Gu,D.,etal.(2018).MicrostructureandmechanicalpropertiesofTiCNcoatingsfabricatedbymagnetronsputtering.SurfaceandCoatingsTechnology,349,628-632.
[2]Zhang,S.,etal.(2019).StructureandpropertiesofTiCNcoatingspreparedbydual-targethybridplasmaCVD.ThinSolidFilms,684,194-199.
[3]Huang,C.,etal.(2020).EnhancedSurfaceHardnessandCorrosionResistanceofDual-layeredTiCN-TiAlNCoatingsPreparedbyArcIonPlating.MaterialsResearchExpress,7(9),095082.