多元碳化物薄膜及多元碳氮化物薄膜之結構與性質研究

Study on the Microstructure and Properties of Multi-element Carbide and Carbonitride Thin Films

劉庭瑋

指導教授 ： 林樹均

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2009年)

摘要

本實驗以AlCrTaTiZr高熵合金靶材與碳靶進行共鍍，利用射頻磁控濺鍍系統製備多元碳化物薄膜以及多元碳氮化物薄膜。多元碳化物薄膜方面，隨著碳含量的增加，會在合金的非晶基底相中出現單一的FCC固溶相，且在表面出現圓形團聚物；在碳含量接近計量比時硬度為最大值28.4 GPa。將多元碳化物薄膜施加偏壓後，表面團聚物消失，硬度可增加至34.1 GPa，此時可由XPS看到石墨的鍵結。多元碳氮化物薄膜方面，碳加氮的含量在計量比附近時薄膜呈現單一FCC固溶相的結構，隨著碳和氮的增加，結構越趨向非晶化，此時硬度由最高26.0 GPa逐漸下降。退火的結果顯示，真空退火下到1000 °C兩小時的條件仍保持原有的FCC固溶相，最硬的條件也可保持在34.0 GPa上下；大氣退火方面碳化物薄膜在600 °C兩小時後仍可以見到FCC的繞射峰，700 °C則只有非晶氧化層的繞射峰。磨耗試驗顯示碳化物薄膜碳含量增加，硬度增加也使耐磨性變好，最耐磨達1.6 × 10–6 mm3/Nm；碳氮化物薄膜則隨著碳的增加，摩擦係數逐漸下降。

關鍵字

濺鍍 ； 高熵合金 ； 薄膜 ； 磨耗

參考文獻

24. 王士維, "利用射頻磁控濺鍍法製備六、七、八元高熵氮化物薄膜及其性質探討". 碩士論文，國立清華大學材料科學工程研究所, (2006).

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