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本文采用离子束辅助沉积技术在不锈钢和高速钢基体上制备Ti-Cu-N纳米复合薄膜。用X射线光电子谱(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和纳米压痕仪等方法对制备的试样进行分析,研究基体基体脉冲偏压和离子束离子源放电电流对薄膜的化学成分、结构、形貌、硬度以及弹性模量的影响。分析了不同工艺参数对薄膜结构及性能的影响。研究了离子束的轰击作用对薄膜的成分、形貌以及硬度的影响。结果表明,在304不锈钢基体上,不改变离子束能量的条件下,随着基体脉冲偏压的增加Cu含量先减少然后增加,在1.47at.%-2.75at.%之间变化,当基体偏压为-600V时最小值为1.47at.%,同时择优取向也由Ti N(111)转变为Ti N(220),所有偏压下的Ti N都是面心立方结构(B1-Na Cl)。薄膜的Cu2p峰均对应纯金属Cu,晶粒的平均尺寸在11nm-16nm之间变化。硬度随着基体偏压的增加而减小,当偏压为-100V时,薄膜硬度达到最大值:27.2GPa。在M2高速钢基体上沉积Ti-Cu-N纳米复合薄膜,在离子束的轰击作用下,随着基体偏压在-100V到-900V之间的改变,薄膜中Cu含量在1.05at.%-2.50at.%之间变化。同时,薄膜的结构也受到影响,在-100V出现Ti N(111)择优取向,当基体偏压增加到-300V时,择优取向改变为Ti N(220)。薄膜的Cu2p峰均对应纯金属Cu,晶粒的平均尺寸在11nm-17nm之间变化。硬度和弹性模量随着基体偏压的增加而增大,当偏压为-900V时,薄膜硬度和弹性模量达到最大值,分别为:29.92GPa、476GPa。在304不锈钢基体上,基体偏压为-600V时,改变离子源放电电流时薄膜中Cu含量在1.19at.%-1.80at.%之间发生变化。同时,离子源放电电流在10A、20A、30A、40A时,只存在Ti N(220)择优取向。薄膜的Cu2p峰均对应纯金属Cu。随着离子源放电电流的增加,硬度和弹性模量也发生改变,离子源放电电流为10A时,Cu含量为1.50at.%,薄膜硬度和弹性模量达到最大值:39.73GPa,535.85GPa。在基体M2高速钢上基体上,基体脉冲偏压为-600V时,随着离子源放电电流的变化,Ti-Cu-N纳米复合薄膜中Cu含量在1.138-1.55at.%之间变化。离子源放电电流从10A增加到40A时,只存在Ti N(220)择优取向。随着离子源放电电流增加,薄膜的表面形貌也发生改变,大颗粒数量明显减少。薄膜的硬度和弹性模量随着离子源放电电流的增加先增加后减少,并在离子源放电电流为30A时达到最大值39.24GPa和544.59GPa,此时Cu含量1.157 at.%。