《表1 Ti-Al-C涂层沉积参数》

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《电弧复合磁控溅射结合热退火制备Ti_2AlC涂层》

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本实验采用自主研制的H650型磁控溅射复合电弧沉积系统制备Ti-Al-C涂层。涂层设备示意图如图1所示。分别采用尺寸为直径128 mm×15 mm的Ti靶（99.9%Ti）作为电弧靶材，尺寸为400 mm×100 mm×7 mm的Al靶（99.9%Al）为磁控靶材，尺寸为16 mm×10 mm×2 mm的Zirlo合金作为基底。将金相抛光至5μm的Zirlo合金基底经过丙酮、酒精分别超声清洗15 min后干燥，将No.1～No.5样品从上至下依次悬挂在镀膜室的旋转样品支架上，其中No.1样品与圆形电弧中心在同一水平线上，相邻样品之间的距离为50 mm，样品与磁控靶材之间的水平距离为120 mm。抽真空至腔体真空度达到3.0×10-3Pa以下时，开始沉积涂层。整个涂层沉积过程分为以下几步:（1）离子束刻蚀，首先向腔室里通入40 mL/min的Ar（纯度99.999%），同时将样品旋转至离子束源正前方，在保证样品架自转的情况下对基底进行离子束刻蚀40 min，以去除样品表面的氧化层及其它污染物；（2）通入50 mL/min的CH4气体（纯度99.999%），将样品架公转至阴极电弧源前方后保持自转，利用阴极电弧在基底表面沉积TiC过渡层，其目的是增强膜-基结合力，并阻止后续退火过程中Ti-Al-C涂层和基底之间的元素互扩散；（3）将样品架置于溅射源前，设定好工艺参数后开始沉积TiAl-C涂层。具体涂层沉积工艺如表1所示，整个沉积过程中不加热。