Keywords: magnetron sputtering; TiSiN composite film; microstructure; mechanical properties; friction and wear properties.

目 录

第一章 绪论 1

1.1  引言 1

1.2  表面处理技术 2

1.3  薄膜的分类 3

1.3.1  薄膜生长方式 3

1.4  膜技术的发展与现状 4

1.4.1  第一代涂层技术：单一组元涂层 4

1.4.2  第二代涂层技术：多样化涂层 4

1.4.3  第三代涂层：超晶格和纳米结构涂层 4

1.4.4 第四代涂层：智能涂层(自适应或自转变涂层) 5

1.5  强化机制 5

1.5.1  纳米多层膜致硬机理 5

1.5.2  纳米复合膜致硬机理 6

1.5.3  设计选择膜层的基本原则 7

1.6  摩擦磨损机制及影响因素 8

1.6.1  摩擦磨损机制 8

1.6.2  影响摩擦的因素 9

1.7  选题意义与研究内容 10

1.7.1  选题意义 10

1.7.2  研究内容 11

第二章 纳米薄膜的制备与表征 12

2.1  引言 12

2.2  薄膜的制备方法与试验设备 12

2.2.1  薄膜制备的基本原理 12

2.2.2  样品制备设备 13

2.2.3  镀膜基片的处理方法 14

2.3  薄膜的表征方法 14

2.3.1 扫描电子显微镜(SEM) 14

2.3.2 能量色散谱仪(EDS) 14

2.3.4 X 射线衍射(XRD) 14

2.3.5  纳米力学测试系统 15

2.3.6  摩擦磨损试验机 16

第三章 实验数据与分析 16

3.1  实验 17

3.1.1  薄膜的制备过程 17

3.1.2  表征复合膜的方法 18

3.2  实验数据分析 19

3.2.1  微结构 19

3.2.2  力学性能 21

3.2.4  室温摩擦磨损性能 21

结 论 23

致 谢 24

参考文献 25

第一章 绪论

1.1 引言

从新中国的成立到现在的经济繁荣，我国经济的飞速发展离不开制造业，根据数 据显示，中国现在已经成为了制造业第一大国家。制造业的飞速发展与创新为我国打 入世界前列国家奠定了坚实的基础，是中国的国际地位日益提高。发展制造业不要不 断优化和不断创新，一个产业的发展要想持续蓬勃发展就必须不断地改善和优化，近 几年的表面涂层技术就是前沿制造技术的重要组层部分。在飞速发展的当下，表面涂 层技术已成为工业优化发展的关键，成为制造业的一个标签，表面涂层技术不仅仅推 动了制造业的发展，更是取代了旧的生产技术一跃成为主要技术，起到了支撑的作用。 表面工程技术是表面经过与处理之后，通过表面涂覆，表面改性或多种表面技术复合 处理，改变固体金属表面的形态，化学成分，组织结构和应力状态[1]。用来得到满足 表面需求的优良性能，在表面上添加一层涂层的技术是其中的核心技术。据了解，在 我国的制造业生产过程中，因仪器磨损失效而导致的损失非常巨大，如果能通过表面 工程技术加以改善就可以为我国节省大量经济开支和提高生产效率并且在很大程度 上提高产品质量。通过表面工程技术我们可以提高润滑技术，减少磨损，提高综合性 能等措施来改善制造过程中的不足之处从而带来经济效益。作为提高和改善表面性能 的重要技术——表面涂层技术，不仅能制备出各种优良性能的涂层材料，而且用量少 效果大，只用少量的材料就可以发挥到大量昂贵材料所达到的作用，因此在很大程度 上降低了产品的生产成本并且提高了经济效益。研究表明，工具基体上的纳米涂层可 以显著提高工具的综合性能，如果能在工具上沉积纳米涂层，比如在刀具上沉积一些 纳米薄膜就可以使刀具在其原来的性能上更上一层楼的作用，不仅提高了其强度和硬 度更提高了其摩擦磨损性能等优点，提高了生产效率，不仅使它的生产成本降低了同 时也使它的使用年限得到了提高。因此，表面涂层技受到了制造业的青睐。