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摘要
为探讨V元素改善TaN薄膜摩擦学性能的机制，利用磁控溅射仪在304不锈钢基体上和单晶Si片制备不同V含量的TaVN薄膜。使用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、表面综合性能测试仪表征和分析薄膜的结构及性能。结果表明：TaVN薄膜为面心立方结构，不同V含量的TaVN薄膜均在(111)晶面呈现择优取向；随着V含量的增加，TaVN薄膜(111)晶面出现向大角度偏移的现象；不同V含量的TaVN薄膜在扫描电子显微镜下的表面光滑平整无孔隙，膜层与基体间界面清晰，截面呈明显的柱状晶结构；随着V含量的增加，TaVN薄膜硬度先升高后降低，当TaV靶材中V原子分数为15%时，硬度最高；随着V含量的增加，摩擦因数降低，其原因是在摩擦的过程中，薄膜中的V元素氧化形成具有自润滑效果的Magnéli相氧化物V2O5;随着V含量的增加，TaVN薄膜磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损。
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