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摘要
探究Al元素含量对AlxHfMoNbZrN高熵难熔薄膜晶体结构、硬度、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的影响。使用直流反应磁控溅射分别在Si(001)、Al2O3(0001)和硬质合金(WC-8wt.%Co)基体表面制备不同Al含量的AlxHfMoNbZrN薄膜。选用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分别对薄膜的断口形貌、成分和晶体结构进行表征。利用纳米压痕仪、摩擦磨损试验仪、三电极体系的电化学工作站分析薄膜的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。薄膜均为NaCl型面心立方单相固溶体结构，随着Al元素含量增加，薄膜结晶性增强，厚度增加。垂直于基体表面方向，200峰对应的微晶尺寸先减小后增加。当Al靶功率为30W时，薄膜硬度最高可达24.7GPa±0.83GPa。薄膜与Si3N4对偶球的摩擦因数保持在0.6～0.8之间，其中HfMoNbZrN薄膜的磨损率最低，为9.93×10-15m3/(N·m),然而，与添加Al元素的薄膜相比，HfMoNbZrN薄膜发生更严重的氧化磨损。添加Al元素后的薄膜较HfMoNbZrN薄膜耐蚀性均有提升，Al元素可有效提高AlxHfMoNbZrN薄膜的硬度、耐腐蚀性以及降低薄膜的氧化磨损，可根据应用场景决定AlxHfMoNbZrN薄膜中Al元素的成分配比。
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