az91d镁合金表面磁控溅射al tialn altialn膜及其组织与性能分析word格式论文.docxVIP

江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)必威体育官网网址□，在年解密后适用本授权书。(2)不必威体育官网网址□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日第一章绪论材料科学是二十一世纪的三大支柱科学之一，目前已被世界各国列为其高新技术计划。随着人们对材料科学认识的日益加深，材料表面科学亦引起广泛的关注。实践证明，表面工程的运用能有效的改善材料表面性能，提高生产力，节约资源，减少环境污染，获得极大的投入产出比[1]。按照对材料表面改性层的厚度，可以将表面工程划分为表面厚膜技术(热喷涂，表面熔覆，涂覆等)以及表面薄膜技术，其中表面薄膜技术分类如下表1.1 所示。表1.1 表面薄膜技术及分类Table1.1Technologiesofsurfacefilms’preparationandcategories湿法干法等离子低压热法溶胶凝胶法化学镀电镀LB化学气相沉积（CVD）物理气相沉积（PVD）离子镀溅射电子束蒸发激光蒸发离子束蒸发热蒸发MOCVDCVDCVDCVD气相沉积镀膜是薄膜技术的一个重要分支，它主要分为物理气相沉积(PhysicalVapourDeposition—PVD)，化学气相沉积(ChemicalVapourDeposition—CVD)以及物理化学气相沉积(PhysicalChemicalVapourDeposition—PCVD)等方法。磁控溅射作为一项发展较为成熟的PVD薄膜材料制备技术，如今正被广泛应用于材料表面处理、磁储存材料制造、半导体制造、集成电路等领域。磁控溅射有其独特的优点，首先它可以制备出具有极好均匀性的大面积薄膜，其次其制备的薄膜具有良好的附着力，另外磁控溅射较其他气相沉积方法相比具有沉积速率高等特点。由于Ti-Al-N薄膜具有优良的机械性能以及化学稳定性，因此Ti-Al-N薄膜可作为保护性薄膜，利用磁控溅射制备Ti-Al-N薄膜在材料保护领域具有非常广阔应用前景。本文将使用磁控溅射的方法，在AZ91D镁合金表面制备Al，Ti-Al-N，以及Al/Ti-Al-N薄膜，并研究磁控溅射工艺参数对膜层组织与性能的影响。1.1镁、镁合金的特点及应用1.1.1 镁及其特点1775年在小亚细亚的一个古老城镇Magnesia发现一种新元素，并以此镇名来命名这种新元素，这种新元素就是镁，1808年英国化学家SirHumphreyDavery确认氧化镁为一种新发现的金属氧化物，1828年法国科学家AntoineAlexanderBussy以钾还原无水熔融氯化镁制备出金属镁[2]。镁为元索周期表中IIA族碱土金属元素，相对原子质量为24.305，在所有的结构金属中，镁的密度最低，纯镁的密度仅为1.738g·cm-3，只有铝的约2/3，铁的约1/4。镁是自然界中分布最广的元素之一，居第8 位，约占地壳质量的2.35%，地壳中分布最多的化学元索及含量如下表1.2[3]。表1.2 地壳中分布最多的化学元索及含量Table1.2ChemicalelementswhichdistributedmostlyintheEarthcrustandtheircontents元素OSiAlFeCaNaKMg含量(mass.%)49.1326.007.454.203.252.402.352.35镁的化学活性很高，在自然界中只能以化合物形式存在，主要存在于白云石、菱镁矿、光卤石矿、橄榄石矿、蛇纹石、盐矿、地下卤水以及盐湖和海水中[4]。中国是镁的资源大国、生产大国、出口大国，菱镁矿储量居世界首位，约27亿吨，占全球储量的60%，矿石品位超过40%[5]。1.1.2 镁合金及其特点我国的镁矿资源非常丰富，但镁的应用领域方面的开拓严重滞后，因此必须尽快展开镁合金产业化成套技术及装备的研制开发，集中力量开展镁合金的应用基础研究，进一步挖掘镁合金材料的性能潜力，拓宽镁合金的应用领域[6]。纯镁在工程领域中应用较少，通过在纯镁中添加合金化元素，如铝、锌、锰、稀土、锆铈、银等，可以显著改善镁的物理、化学和力学性能[7]。根据实际需要，人们已经开发出为数众多的镁合