【摘 要】
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本文采用常压化学气相沉积技术,以二甲醚（DME）作为碳源,六氟化钨（WF6）作为钨源,氢气（H2）作为还原剂在紫铜基体上制备了碳化钨涂层,基体涂层形状包括圆片状和六棱柱。在此基础上利用
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本文采用常压化学气相沉积技术,以二甲醚（DME）作为碳源,六氟化钨（WF
6）作为钨源,氢气（H
2）作为还原剂在紫铜基体上制备了碳化钨涂层,基体涂层形状包括圆片状和六棱柱。在此基础上利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和纳米压痕仪（DSI）对涂层的物相组成、微观结构和显微硬度进行了分析表征,并对涂层的热力学和生长动力学进行研究,建立了涂层生长模型。主要研究成果如下:（1）二甲醚分压(P
DME)对碳化钨涂层的物相组成、微观结构和生长速率影响显著。基体为圆片状时,随着P
DME增大,基体表面反应所得C含量升高,过量C占据表面活性位置,导致自由活性位置数量降低,涂层的生长速率减小,物相与微观结构也发生变化:沉积温度为600℃时,当0
DME<0.038×105Pa时涂层物相为W3C和W,微观组织为层状结构;当0.038×105PaDME<0.076×105Pa时涂层物相为W2C和W,微观组织依旧为层状结构;当0.076×105PaDME<0.163×105Pa时涂层物相为W2C和W,层状结构与纤维状组织同时存在;当0.163×105PaDME时涂层生长被抑制。（2）物相为W2C和W的涂层,具有较好的综合力学性能。PDME会影响涂层中W2C和W的晶体学取向关系,进而影响涂层宏观性能。当0.038×105PaDME<0.076×105Pa时,碳化钨涂层中W2C和W具有半共格关系,涂层存在脱层现象;当0.076×105PaDME<0.163×105Pa时,细小W晶粒分布在W2C晶粒中,且存在3-5nm的W2C晶粒镶嵌在非晶中的组织,提高了涂层的塑性,降低了内应力,涂层无裂纹和脱层。（3）低PDME时,随着涂层的不断生长,所形成的W3C相对含量逐渐降低,W相对含量升高;高PDME时C量较高,所形成的W2C相对含量逐渐升高,W相对含量降低。其原因在于贫C时C的消耗和富C时C的积累。并且,当PDME继续提高到一定值,涂层生长过程中W由（100）择优转变为（110）择优。（4）在上述研究的基础上,以化学气相沉积钨的生长动力学模型为基础,考虑DME的吸附,得到了常压化学气相沉积碳化钨涂层的沉积速率随PDME的关系如下:（?）。（5）在六棱柱基体上进行沉积实验,当PDME为0.032×105Pa和0.044×105Pa时涂层物相分别为W3C+W和W2C+W,顶面W含量和沉积速率均低于侧面;当PDME为0.090×105Pa时涂层物相为W2C+W,顶面W含量和沉积速率高于侧面。此现象印证了上述研究中PDME涂层对生长速率的影响规律。
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