[01159661]基于PVD技术的TiSiN基纳米复合结构超硬涂层

本项目研究了TiSiN纳米复合涂层的制备技术和探讨工艺参数对其性能的主要影响规律,工艺参数对TiSiN纳米复合涂层结构和力学性能的影响：在不同的溅射气压下制备的TiSiN涂层的沉积速率和硬度先增加后降低,在0.4Pa时可获得最高的力学性能。随着沉积温度由100℃升高到400℃时,TiSiN涂层的结晶程度和力学性能先增加后下降,在基片温度为300℃时,涂层可获得最高的硬度。随着N2/Ar气流比的增加,涂层硬度呈现先增加后降低的趋势,当N2/Ar气流比为5/38下制备的涂层硬度最高。通过对射频磁控溅射制备TiSiN涂层的工艺优化,当总气压为0.4Pa,沉积温度300℃时制备的TiSiN涂层可获得最佳的力学性能,其最高硬度值可达34.4GPa。 Si含量对TiSiN纳米复合涂层的微观结构和力学性能的影响：TiSiN纳米复合涂层内部主要由TiN和Si3N4晶相组成,随着Si含量的增加,TiN和Si3N4相的结晶程度先增加后降低,涂层内部的晶粒尺寸先降低后升高。当Si（at%）/Ti（at%）成分比分别为3：22和4：21时,体系中出现了晶态的TiSix化合物。随着Si含量的增加,涂层的硬度和弹性模量变化的趋势均是先升高再降低,在Si（at%）/Ti（at%）成分比为4：21时获得最高的硬度和弹性模量分别可达43.3GPa和422.4GPa。