铬基硬质多层膜表面及界面性能研究

【摘要】本论文着眼于Cr基硬质薄膜，以复合和多层梯度法为主导，利用中频磁控溅射技术，分别制备了不同工艺参数下的Cr/CrxOy多层膜、Cr调制DLC多层膜以及两种不同Cr梯度掺杂的DLC多层膜，系统研究了工艺参数、调制周期厚度、梯度掺杂方式对Cr基硬质多层膜的表面及界面的微观结构、组成和力学性能的影响，探究了表面缺陷的形成机理和界面性能的作用机理。结果表明：（1）Cr/CrxOy多层膜的结构为Cr/CrxOy/Cr/CrxOy，薄膜表面依然有液滴和坑的表面缺陷存在，而且对薄膜的力学性能有很大影响。表面缺陷是由打弧引起的。正交测试和方差分析结果显示：（ⅰ）靶电流对薄膜表面缺陷密度影响最大，气体压力影响次之，基体负偏压影响最小；（ⅱ）得到一组最佳制备工艺参数：靶电流16A,气体压力0.31Pa,基体负偏压-120~-240V。（2）Cr调制DLC多层膜由Cr层和DLC层交替形成，Cr层和DLC层的调制比大约均为1:3。不同调制周期厚度对多层薄膜的界面结构以及力学性能有显著影响。随调制周期的减小，薄膜中的sp2键和金属碳化物含量不断增多。硬度和弹性模量呈现相同的变化趋势：且调制周期为400nm的薄膜样品硬度和弹性模量最大，结合力最强，其硬度为21.25GPa，弹性模量为110GPa，临界载荷为70.5N。断裂韧性均很高，且随调制周期的减小，断裂韧性逐渐增大。（3）Cr梯度掺杂DLC多层膜，由Cr间隔层和梯度掺杂Cr-DLC表层两部分组成，梯度掺杂方式分为台阶梯度掺杂和连续梯度掺杂。薄膜的界面组成、结构以及力学性能均受到不同掺杂方式的影响。连续梯度掺杂薄膜中sp2键的成分和碳化物含量更多，而台阶梯度掺杂薄膜中Cr弥散在C基质中的成分更多。两种掺杂方式相比，连续梯度掺杂的硬度值和弹性模量更大，连续梯度掺杂的结合力更高。但是，台阶梯度掺杂的断裂韧性却比连续梯度掺杂的大。（4）对比研究了三种典型铬基过渡形成的不同界面结构和组成对薄膜内应力、膜基结合力的影响。界面性能取决于各影响因素的协同作用。综合考虑各界面性能及界面协同作用对薄膜的影响，连续梯度过渡的内应力最小，膜基结合力最好，断裂韧性中等，界面性能最佳。
【作者】杨曦；
【导师】于翔；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】Cr基硬质薄膜；复合；多层梯度；表面和界面性能；

【参考文献】
[1]吴臻,王向荣.带有随机跳跃干扰的线性二次随机最优控制问题(英文)[J].自动化学报,2003,06:821-826.
[2]赵悦.程序正义法律分析[D].兰州大学,刑事诉讼法学（专业学位）,2013,硕士.
[3]罗家强.发展1.55μmLiNbO3光调制器[J].世界产品与技术.2001(06)
[4]敏世雄,吕功煊.基于石墨烯光催化剂研究进展[J].分析测试技术与仪器,2014,04:215-229.
[5]朱正国.连拱隧道围岩压力计算方法与动态施工力学行为研究[D].北京交通大学,2008.
[6]侯贵升,吴晓蓓,黄成,徐志良.分簇传感器网络中时延约束下移动sink的路径优化[J].控制与决策.
[7]谢钟扬.梅州电信员工培训体系优化项目管理研究[D].吉林大学,项目管理,2014,硕士.
[8]周波.第二类样条权函数神经网络算法复杂度研究及其应用[D].南京邮电大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[9]马金华.甲状腺乳头状腺癌中央区清扫的临床价值[D].河北医科大学,耳鼻咽喉科学（专业学位）,2014,硕士.
[10]党晓倩.论我国标准化立法体系的完善[D].新疆财经大学,经济法,2013,硕士.
[11]刘明杰.针对新闻视频的内容分析研究[D].复旦大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[12]聂秀英.IP网与传统电信网开放电信业务的比较[J].电信网技术.2000(04)
[13]王志方.ZH银行河南省分行个人住房贷款风险管理研究[D].郑州大学,金融（专业学位）,2013,硕士.
[14]王建荣.建构良好中学师生关系的策略[D].内蒙古师范大学,教育,2013,硕士.
[15]欧阳慭.我国民办义务教育学校标准化建设研究[D].华中师范大学,教育管理,2014,硕士.
[16]严冰.智能型形状记忆聚氨酯的合成与性能研究[D].湖南大学,应用化学,2003,硕士.
[17]李书博.BCC-AGCM-ChemO模式对20世纪全球O_3的模拟研究[D].中国气象科学研究院,气象学,2014,硕士.
[18]曾细龙,张新华.清洁生产在环境保护中的应用[J].矿业快报.2004(08)
[19]陈远华.母体孕期维生素D状况与胎儿宫内生长受限的关联研究[D].安徽医科大学,儿少卫生与妇幼保健学,2014,博士.
[20]孙佳慧.空冷汽轮发电机通风结构改进的三维流体与温度场的计算与分析[D].哈尔滨理工大学,电机与电器,2012,硕士.
[21]杨薇.对外汉语教学中比况短语习得的常见偏误及教学策略[D].苏州大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[22]黄振华.Ni-B合金镀层对碳材料的催化石墨化研究[D].湖南大学,2010.
[23]张云英,胡天天.农村老年人长期照护资金筹措模式研究的回顾与反思——基于2000-2014年的国内文献[J].社会保障研究,2014,06:96-103.
[24]张志勇.高低墩大跨连续刚构桥的地震响应研究[D].重庆大学,土木工程,2014,硕士.
[25]顾小军.面向旋转机械的支持向量机方法及智能故障诊断系统研究[D].浙江大学,2006.
[26]王娜.地域文化背景下的森林公园景观设计与研究[D].西安建筑科技大学,风景园林,2013,硕士.
[27]姬程.上肢康复机器人系统模型建立及仿真研究[D].东北大学,控制理论与控制工程,2010,硕士.
[28]程建徽.耐辐射奇球菌抗性相关蛋白DR1790与类胡萝卜素的防护功能研究[D].浙江大学,生物物理学,2014,博士.
[29]乔春.中国光大银行长春分行银行卡收单业务营销策略研究[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[30]李文勇.钢框架结构的地震损伤与倒塌研究[D].西安建筑科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[31]朱海峰.重型商用车坡路换挡规律智能提取方法研究[D].吉林大学,交通运输工程,2013,硕士.
[32]张红静,周辉,陈汉明,林鹤,王杰.声波方程数值模拟中的任意广角单程波吸收边界[J].石油地球物理勘探,2013,04:576-582+676+502.
[33]周利.酱香型白酒品牌营销研究[D].贵州财经大学,企业管理,2013,硕士.
[34]邓亚士.高速磁浮交通迭合式轨道梁变形及力学特性研究[D].北京交通大学,2010.
[35]董克淳.新生代农民工向产业工人转化问题及对策研究[D].华中师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[36]唐芳.不同剂量支链氨基酸对运动大鼠下丘脑5-羟色胺及其前体的影响[D].南京体育学院,运动人体科学,2012,硕士.
[37]汪春英.多元硫化物纳米结构的控制合成及其性能研究[D].南昌大学,材料物理与化学,2014,硕士.
[38]徐正和.长江三角洲区域轨道交通的探讨[J].现代城市轨道交通.2004(04)
[39]齐珍.高中生英语写作篇章意识调查研究[D].曲阜师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[40]彭熙淳.用于自由立体显示的新型光栅设计[D].北京邮电大学,物理电子学,2013,硕士.
[41]杨梅兰.东乡族家庭教育与民族文化传承[D].兰州大学,民族学,2013,硕士.
[42]王伟佳.长链非编码RNA MEG3、ANRIL、TUC338在结直肠癌组织中表达的意义[D].河北医科大学,外科学,2014,硕士.
[43]孙怡然.小学科学课程“生命科学”领域概念及教学研究[D].首都师范大学,科学与技术教育,2014,硕士.
[44]舒文婷.亚胺培南对铜绿假单胞菌DNA释放和形态的影响[D].遵义医学院,整形烧伤（专业学位）,2013,硕士.
[45]李建雄,谷跃民,党虎强,徐卫明.高密度井网开发区井震联合储层预测方法——以SL盆地JN2区块为例[J].石油地球物理勘探,2011,03:457-462+500+330.
[46]章青.浙江省印染产业绿色转型驱动因素研究[D].浙江工商大学,项目管理（专业学位）,2014,硕士.
[47]刘贝贝.基于需求分析的英语专业课程设置研究[D].上海大学,外国语言学与应用语言学,2013,硕士.
[48]刘晓利.铁钻工旋扣机构研究与动力学分析[D].吉林大学,机械电子工程,2014,硕士.
[49]陈德胜.石岛商业物流园区电子商务平台建设规划研究[D].西安理工大学,2003.
[50]张冬梅,张有根.无线局域网组播优化分组算法[J].计算机技术与发展,2014,11:65-68.