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摘要
为了探究调制周期对TiSiN/TaVN纳米多层膜性能的影响，使用磁控溅射仪在304不锈钢和硅片上沉积TiSiN/TaVN纳米多层膜，采用X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪、划痕仪、表面性能综合测试仪等分析和探索不同调制周期的TiSiN/TaVN纳米多层膜的微观结构、力学性能和摩擦学性能。结果表明：TiSiN/TaVN纳米多层膜均为面心立方结构，在(111)晶面和(200)晶面呈现择优取向。随着调制周期的增大，TiSiN/TaVN纳米多层膜的硬度、弹性模量、膜基结合力等先增大后减小，摩擦系数先减小后增大。当调制周期为8 nm时，TiSiN/TaVN纳米多层膜具有优异的力学性能和摩擦学性能，硬度最高为28.79 GPa,弹性模量最大为301 GPa,膜基结合力最高为29.2 N。薄膜硬度强化的主要原因是固溶强化和交变应力场。当调制周期为8 nm时，TiSiN/TaVN纳米多层膜的摩擦系数最小值为0.14,磨损机理主要为磨粒磨损和氧化磨损。TiSiN/TaVN纳米多层膜摩擦学性能改善的主要原因之一是摩擦过程中V元素与氧气反应形成了具有自润滑性能的Magnéli相氧化物V2O5。
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