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摘要
采用物理气相沉积技术沉积涂层时，其等离子体特性如离子成分、电子温度、电势、粒子能量及分布、粒子束流、离子/金属原子束流比、各粒子发生响应时间等对涂层结构及性能具有重要影响。本文使用高功率脉冲磁控溅射(High-power impulse magnetron sputtering， HiPIMS)沉积制备TiB_(x)涂层，发现TiB_(x)涂层化学计量比x随HiPIMS脉冲宽度的减小而降低。等离子体质谱仪测试结果表明，这是由于减小HiPIMS脉冲宽度后出现气体稀释效应，加之Ti的一次离化能低于B，Ti有限B发生离化，导致Ti~(+)/B~(+)离子束流比增大、造成Ti~(+)离子浓度上升，从而降低TiB_(x)涂层化学计量比x，甚至可实现x<2。此外，本文在短HiPIMS脉冲宽度制备TiB_(x)涂层条件下，引入N_(2)反应气体，成功制备出具有纳米晶TiN、纳米晶TiB_(2)复合结构特征的TiBN涂层。当N_(2)流量为10 sccm、HiPIMS脉冲宽度为30 μs时，TiBN涂层的硬度及弹性模量分别为～37.5 GPa、300 GPa，具有优异力学性能。
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