NbMoWTa/Ag自润滑纳米多层膜的力学性能及摩擦学行为

为提高高熵合金薄膜NbMoWTa的耐磨减摩性能,采用磁控溅射技术在Si基体上制备具有不同调制波长的NbMoWTa/Ag纳米多层膜,利用XRD、SEM和TEM等对纳米多层膜进行表征,分析其硬度和摩擦学性能。结果表明不同调制周期结构的纳米多层膜结晶性良好。多层膜硬度随着单层膜厚度(100~5 nm)的降低而增加(5.62~8.39 GPa),在单层膜厚度减小到20 nm时,其塑性变形机制由位错在界面处的堆积机制转变为位错穿越界面运动机制;在尺寸小于10 nm时,多层膜的硬度接近于高熵合金NbMoWTa单质膜(10.93 GPa),这可能由随着单层厚度的降低引起NbMoWTa膜与Ag膜之间界面由半共格向共格转变所引起。同时,通过摩擦磨损试验获得纯NbMoWTa薄膜的摩擦因数为0.49,磨损率为1.75×10^(-5) mm^(3)N^(-1)m^(-1);单层膜厚度为5 nm的多层膜的摩擦因数为0.23,磨损率为2.19×10^(-5) mm^(3)N^(-1)m^(-1)。在NbMoWTa中添加50%的Ag制备而成的纳米多层膜有共格强化效应,保证了其高硬度高强度的同时,由多层设计实现了耐磨和自润滑的协同控制。