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磁过滤阴极真空弧法是一种新型的薄膜制备技术,通过磁过滤管过滤掉大颗粒和中性原子,制备出性能优异的薄膜。
本论文采用磁过滤阴极真空弧法,以金属Zr为阴极在真空室中通入C2H2和N2混合气体来制备纳米复合膜nc-ZrCN/a-C:H(N),用X射线衍射(XRD)、扫描电镜的能谱仪(SEM-EDS)、X射线电子能谱(XPS)、傅立叶红外光谱分析(FTIR)、拉曼(Raman)高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和纳米力学探针等研究了纳米复合膜的成分、结构及其性能。
实验结果表明:气体流速和磁线圈电流对复合膜的成分和结构有显著影响:随着混合气体流速增加,复合膜中Zr的含量减小,而N和C的含量逐渐增大;磁线圈电流增大,复合膜中Zr和C含量先增大后减小,而N先减小后增大;通过系列实验,我们找出磁过滤阴极真空弧法制备纳米复合膜nc-ZrCN/a-C:H(N)的最佳工艺参数:在气体流速20sccm和磁线圈电流2.4A时,复合膜性能最佳:硬度高达33.23 GPa,弹性模量为211.27 Gpa,弹性回复率We为119.6%,具有较好的抗塑性变形能力;HRTEM和复合膜结构分析证实:所制备的膜具有典型纳米复合膜结构:3-5nm的ZrCN晶粒镶嵌于非晶a-C:H(N)之中。