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不同比例的Ti和Al共掺杂类金刚石碳膜的微观结构和性能演变

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采用特殊的Al/Ti复合溅射靶，制备了具有弱碳化物金属Al和碳化物金属Ti共掺杂（Al/Ti-DLC）的类金刚石碳（DLC）薄膜，并通过混合光束沉积系统制备了掺杂Al的材料。对沉积薄膜的成分，微观结构，粗糙度，残余应力，硬度，韧性和摩擦学行为进行了系统评价，以探讨结构性质对Al/Ti比的依赖性。结果表明，通过定制溅射靶和工艺参数，在不影响薄膜厚度和总Al/Ti含量的情况下，实现了具有不同Al/Ti原子比的DLC薄膜的高通量制备。随着薄膜中Al/Ti比从8.8降至3.0，Al/Ti-DLC薄膜的残余应力，硬度和韧性明显增加，这是由于碳化钛含量增加和Al含量降低所致。然而，随着Al/Ti比的降低，摩擦磨损率和Al/Ti比降低的系数明显提高，这与滑动界面石墨化到悬空键钝化的下伏摩擦机制的转变有关。目前的结果不仅提出了制造共掺杂DLC薄膜的高通量方法，而且还促进了高性能DLC薄膜的科学理解和工程应用。