高温退火处理对TiAlSiN硬质薄膜的微观结构与硬度的影响分析

摘要

用弧离子增强反应磁控溅射方法,在高速钢(W18Cr4V)基体上沉积出具有较高Al,Si含量的TiAlSiN多元硬质薄膜,研究了不同温度退火后薄膜的微观结构和硬度变化.结果表明:由于沉积速率较高和沉积温度较低,沉积态的TiAlSiN薄膜主要形成非晶结构;高温退火后,TiAlSiN薄膜由非晶转变为纳米晶/非晶复合结构;1000℃以下退火后产生的晶体为AlN及TiN;1100℃以上退火后晶体为TiN,其余为非晶结构;1200℃时薄膜发生氧化,生成Al2O3,表明TiAlSiN薄膜具有相当高的抗氧化温度.TiAlSiN薄膜随退火温度升高晶粒尺寸逐渐增大,高温退火后平均晶粒尺寸小于30nm.沉积态TiAlSiN薄膜具有较高的显微硬度(HV0.2N=3300),但随退火温度的升高,硬度逐渐降低,800℃退火后硬度降低至接近TiN硬度值(HV0.2N=2300).