CrAlN/WS2纳米多层膜的微观结构和力学性能研究

编号：CPJS05662

篇名：CrAlN/WS2纳米多层膜的微观结构和力学性能研究

作者：刘京京[1] ;李伟[1,2] ;孟佳[2] ;刘平[1] ;张柯[1] ;马凤仓[1] ;刘新宽[1] ;陈小红[1] ;何代华[1]

关键词： CrAlN/WS2纳米多层膜 微观结构 力学性能 共格外延生长

机构： [1]上海理工大学材料科学与工程学院,上海200093; [2]中国科学院特种无机涂层重点实验室,上海200050

摘要： 采用反应磁控溅射工艺在Si基体上沉积了不同调制周期的CrAlN/WS2纳米多层膜,采用X射线衍射仪（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、纳米压痕仪和HSR-2M涂层摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜（SEM）,研究了调制周期对CrAlN/WS2纳米多层膜微观结构和力学性能的影响。研究结果表明,WS2层厚度低于0.8nm时,六方结构的WS2在CrAlN的模板作用下转变为B1-NaCl型面心立方结构并与CrAlN层发生共格外延生长,使薄膜得到强化,在WS2层厚度为0.8nm时,薄膜硬度和弹性模量达到最大,分别为37.3和341.2GPa。随着WS2层厚度的进一步增加,WS2又转变回六方结构,使薄膜共格外延生长结构破坏,结晶度降低,耐磨性增强,硬度和弹性模量减小。CrAlN/WS2纳米多层膜的摩擦系数均在0.2-0.3之间,远低于单层CrAlN的摩擦系数的0.6,磨损率亦明显减小。获得了综合力学性能优异的CrAlN/WS2纳米多层膜。