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基体温度对(AlCrWTiMo)N薄膜梯度结构和摩擦学性能的影响

(AlCrWTiMo)N膜；基体温度；梯度结构；力学性能；摩擦学行为

摘要：本文采用直流磁控溅射技术通过调控基体温度沉积了具有“非晶-纳米晶”梯度结构的(AlCrWTiMo)N膜，研究了它对薄膜微观结构、力学性能和摩擦学行为的影响。结果表明，随基体温度升高，薄膜沉积速率下降、氮含量略有降低；不同基体温度下的薄膜表面致密均匀且均呈现出“花椰菜”状结构，截面表现出柱状生长结构特征，从过渡层界面到(AlCrWTiMo)N层表面逐渐由非晶向纳米晶梯度转变，随基体温度升高，薄膜有向非晶转变的趋势，非晶区宽度增加；薄膜表面呈现出典型的面心立方FCC结构，随基体温度升高，薄膜表层晶粒尺寸先减小后增加，200℃时表面粗糙度最低为1.73nm；薄膜第一临界载荷Lc₁、纳米硬度和弹性模量先升高后降低，基体温度为200℃时获得最大值，分别为16.06N、24.53GPa和263.25GPa，实现了强韧性匹配的效果；薄膜的摩擦系数和磨损率先减小后增加，基体温度为200℃时获得最小值，分别为0.71和1.1x10^-5mm³/Nm，磨损机制以磨粒磨损为主并伴有轻微的疲劳磨损。