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磁控共溅射沉积Al-Al2O3复合膜的结构与性能
  • ISSN号:0254-6051
  • 期刊名称:《金属热处理》
  • 时间:0
  • 分类:TB333[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093, [2]昆明理工大学云南省新材料制备与加工重点实验室,云南昆明650093
  • 相关基金:国家自然科学基金(51201079)
中文摘要:

用直流(DC)和射频(RF)磁控共溅射法在硅衬底上制备Al-Al2O3复合膜,用射频磁控溅射Al2O3膜作对比。通过XPS、XRD、HRTEM、FESEM和SPM研究了Al-Al2O3复合膜和纯Al2O3膜的微观结构和表面形貌,用纳米压痕仪和材料表面性能测试仪测试了样品的显微硬度和抗摩擦磨损性能。结果表明,当射频功率PRF恒定时,Al-Al2O3复合膜中Al相的含量和晶粒尺寸与直流功率PDC呈正比关系,Al的加入使Al-Al2O3复合膜中非晶态的Al2O3颗粒细化,相比纯Al2O3膜,表面粗糙度明显降低,并对复合膜力学性能产生影响。Al-Al2O3复合膜的硬度高于纯Al2O3膜,并具有更加优异的抗摩擦磨损性。直流功率PDC=50 W时,Al-Al2O3复合膜综合性能最佳,硬度达到14.4 GPa,摩擦因数低至0.15。

英文摘要:

By the method of the combination of DC and RF magnetron sputtering,the Al-Al2O3 composite films were prepared on silicon substrates. The Al2O3 film was prepared by RF magnetron sputtering for comparison. The microstructure and surface morphologies of the AlAl2O3 composite film and pure Al2O3 film were investigated by XPS,XRD,HRTEM,FESEM and SPM. The microhardness and frictional wear resistance of the samples were also tested by nano-indentor and material surface properties tester. The results show that the content and grain size of aluminum phase in Al-Al2O3 composite film are correlated positively with DC power PDCunder the condition of the constant RF power. The addition of Al refines amorphous Al2O3 particles of the Al-Al2O3 composite film. Compared to the pure Al2O3 film,the surface roughness of the Al-Al2O3 composite film decreases obviously,which have effects on the mechanical properties of the composite film. The hardness of the Al-Al2O3 composite film is higher than that of the pure Al2O3 film. The Al-Al2O3 composite film present superior abilities in anti-frictional wear. The hardness and average friction coefficient of the Al-Al2O3 composite film with PDC= 50 W are 14. 4 GPa and 0. 15,respectively.

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期刊信息
  • 《金属热处理》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国机械工业联合会
  • 主办单位:北京机电研究所 中国机械工程学会热处理学会 中国热处理行业协会
  • 主编:徐跃明
  • 地址:北京海淀区学清路18号 国家机械工业局北京机电研究所内
  • 邮编:100083
  • 邮箱:jsrcl@vip.sina.com
  • 电话:010-62935465 82415083
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-6051
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1860/TG
  • 邮发代号:2-827
  • 获奖情况:
  • 1992年全国优秀科技期刊一等奖,1996-1998机械工业优秀期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:19186