Al-Cu-F e薄膜的組織調(diào)控及其性能研究_4904.pdf

1、　　Al-Cu-Fe薄膜具有很多優(yōu)異的性能,如低的電和熱傳導(dǎo)性能、高的硬度、低的摩擦性能和良好的抗氧化性能,同時(shí)Al-Cu-Fe原料易于獲得且價(jià)格便宜而引起很多研究者的興趣。目前對(duì)于Al-Cu-Fe薄膜的組織結(jié)構(gòu)及其性能有較多的研究,但對(duì)于Al-Cu-Fe薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理還不是很完善。外加磁場(chǎng)制備Al-Cu-Fe薄膜并對(duì)其組織進(jìn)行調(diào)控還鮮少有人進(jìn)行研究。
　　本文以Si<111>作為基底,采用外加磁場(chǎng)磁控濺射的方法對(duì)Al-Cu-F

2、e的成分、組織結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行調(diào)控。通過(guò)對(duì)外加磁場(chǎng)的強(qiáng)度,濺射功率和濺射時(shí)間進(jìn)行控制來(lái)制備Al-Cu-Fe薄膜,探討外加磁場(chǎng)下薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理。并通過(guò)后續(xù)的退火處理對(duì)Al-Cu-Fe薄膜的相轉(zhuǎn)變進(jìn)行調(diào)控。研究不同退火溫度和時(shí)間對(duì)薄膜的組織轉(zhuǎn)變的影響。采用X射線衍射(XRD),掃描電鏡(SEM),能譜儀(EDAX),原子力顯微鏡(AFM),劃痕儀等儀器對(duì)薄膜的組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試分析。主要結(jié)論如下：
　　在外加磁場(chǎng)磁控濺射制備A

3、l-Cu-Fe薄膜的過(guò)程中,可以得出以下結(jié)論：
　　(1) 在外加磁場(chǎng)條件下,濺射粒子受到磁場(chǎng)力的作用,薄膜中的Al、Cu、Fe元素含量變化明顯。在磁感應(yīng)強(qiáng)度由0T增加到0.4T的過(guò)程中,薄膜中Al的含量由60.38%降至0.4T時(shí)的54.34%,Cu的含量由29.01%增加到32.57%,Fe的含量由10.61%增加至13.09%；
　　(2) 不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下,由于室溫下薄膜的擴(kuò)散不明顯,薄膜的組織結(jié)構(gòu)變化不是很明顯,

4、主要是Al4Cu9和Al2Cu相；
　　(3) 外加磁場(chǎng)下制備的薄膜,致密性提高,薄膜的沉積速率增大,隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加,Al-Cu-Fe薄膜顆粒細(xì)化,由24.6nm減小到22.2nm。表面粗糙度增加,Al-Cu-Fe薄膜與基底間的結(jié)合力增大,摩擦系數(shù)降低。
　　(4) 在外加磁場(chǎng)下制備的Al-C u-Fe薄膜,濺射時(shí)間不斷延長(zhǎng),薄膜平均顆粒尺寸先增大后減小,Al-C u-Fe薄膜的粗糙度不斷增大；濺射功率不斷增加時(shí),薄

5、膜的平均顆粒尺寸減小,粗糙度變化不是很明顯,略有減小。
　　(5) 600℃下退火4h后,薄膜的成分主要為β-AlCu(Fe)相和ω-Al7Cu2Fe相,在800℃開(kāi)始有 I-QC相形成,隨著溫度的升高β-AlC u(Fe)相含量減少,ω-Al7C u2Fe相的含量增加；
　　(6) Al-C u-Fe薄膜與基底間的結(jié)合力,隨著溫度的升高而減小,由退火前的9.5N降低到2.58N。未加磁場(chǎng)下制備的薄膜的結(jié)合力隨退火溫度的