編號：CYYJ03304
篇名：氮含量對Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜的影響
作者：張毅勇 井致遠 張志彬 梁秀兵
關鍵詞： 多主元合金 氮化物 薄膜 反應多靶磁控濺射 組織結構 力學性能
機構： 軍事科學院國防科技創(chuàng)新研究院
摘要： 目的探究氮含量對MoTaW多主元合金薄膜的微觀組織和力學性能的影響,并提高Mo-Ta-W多主元合金薄膜的力學性能。方法采用反應多靶磁控濺射技術在單晶硅片上制備出了具有不同氮含量的Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜,通過X射線光電子能譜儀、掠入射角X射線衍射、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡對薄膜的成分、組織結構、表面及截面微觀形貌、厚度和粗糙度進行了表征分析,并采用納米壓痕儀對薄膜的硬度和彈性模量進行了測試。結果Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜中的氮含量隨著濺射過程中氮氣流量的增加而增加,當?shù)獨饬髁窟_到50%時,薄膜中的氮含量升至49%,而鉭含量則隨之降低至12%。形成氮化物后,Mo-Ta-W多主元薄膜由BCC結構轉變成了單相FCC固溶體結構,表面由層片狀結構轉變?yōu)榛ㄒ藸顖F簇結構,隨著氮含量的增加,表面的粗糙度先降低后升高,厚度則不斷降低。與Mo-Ta-W多主元合金薄膜相比,Mo-Ta-W多主元合金氮化物薄膜的力學性能有所提高,但隨著氮含量的增加而下降,當?shù)獨饬髁繛?0%時,Mo-Ta-W-N多主元合金氮化物薄膜的硬度和彈性模量分別為34.3 GPa和327.5 GPa。結論氮化物的形成對Mo-Ta-W多主元合金薄膜的相結構、表面形貌等有影響,可有效提高薄膜的力學性能。
