钢基SiC耐磨薄膜制备分析-材料学专业论文.docxVIP

江苏大学硕士学位论文摘 江苏大学硕士学位论文 摘 要 材料科学的各分支中，薄膜材料科学的发展一直占据了极为重要的地位。 薄膜材料是相对块体材料而言的，是人们采用特殊的方法，在块体材料的表面沉 积或制各的一层与块体材料性质完全不同的物质层。薄膜材料受到重视的原因在 于它往往具有特殊的材料性能或性能组合。 SiC由于具有非常高的热稳定性和化学稳定性以及优良的光电性能，近几年 来越来越受到人们的重视和关注。目前，国内外对于SiC薄膜的研究主要集中在 微电子，光电领域，使用的基材以单晶硅、金刚石，WC等为主，制备的方法常 用有液相外延(LPE)、化学汽相沉积(CVD)、分子束外延(MBE)等。然而，SiC 除了具有上述特性外，还具有优良的力学性能：如很高的硬度、耐磨性能等等， 因此，在宇航和汽车工业中也被认为是未来制造燃气轮机、火箭喷嘴和发动机部 件最有希望的材料之一。 磁控溅射制备SiC薄膜具有高沉积速率、成膜质量好等特点，尤其是成膜 温度低，不影响基材的性能，所以很适用于金属表面改性。本课题就是通过磁控 溅射的方法，在40Cr和T10钢的表面获得了SiC薄膜。通过x射线衍射、傅立 叶红外光谱分析、摩擦磨损和划痕等试验研究了工艺参数、溅射方式以及中间层 对薄膜质量的影响。 实验结果表明：室温下用磁控溅射的方法所制备的SiC薄膜为非晶态，傅立 叶红外光谱证实了薄膜中Si．C键的存在；用射频方式，功率为200w,时间为2 小时制备的薄膜表面光滑致密，结合力良好，磷合金中间层的加入能有效增加结 合强度；SiC薄膜的摩擦系数约为钢基体的二分之一，中间层镍磷合金的加入进 一步有效地减小了摩擦系数，降低了磨损量。射频法制备功率为200w,时问为2 小时，工作气压为0．1Pa条件下的SiC／Ni—P双层薄膜性能最佳。 关键词：SiC薄膜，磁控溅射，结合力，摩擦系数 江苏大学硕士学位论文ABSTRACT 江苏大学硕士学位论文 ABSTRACT In each branch of the r矗aterial science，the development of the thin film material science had been occupying the extremely important position．Compared 谢th the bulk material．也e thin film material iS all entirely different material layer deposited or prepared on the bulk material by special method adopted．The reason why the thin film material is valued iS that it usually has special performance or performance combinations． SiC iS more and more valued and concemed by people in血e last few years because of having very high calorifics，chemistry stabilities and good photoelectricity performance．Currently，the concentration of the domestic and international research of the thin film of SiC iS in the field of micro．electronCS and photoelectricity．the primary usage of the substrate material iS monocrystalline Silicon，diamond and WC etc．The common preparation methods include Liquid Phase Epitaxial(LPE)，Chemical Vapor Deposition(CVD)，Molecular Beam Epitaxy(MBE)etc．However，in addition to the above—mentioned characteristic．the SiC iS still having the good mechanics function，such as the very high degree of hardness，tribological proportities etc． Therefore，it is also thou