CFUBMS을 이용한 TiZrAlN 나노복합 박막의 미세 구조와 기계적 특성
Microstructural and Mechanical Characteristics of TiZrAlN Nanocomposite Thin Films by CFUBMS
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초록
1. 서론 기계산업의 발달과 더불어 부품 소재 가공 등에 사용되는 절삭유 및 윤활제 등은 그 심각성이 증대되는 환경오염의 원인들 중 하나이다. 따라서, 최근의 연구는 오염물질을 줄이고 폐기물을 줄일 수 있는 친환경 기술개발 및 건식가공을 위한 각종 공구 재료의 개발과 제조공정의 개발, 코팅 재료의 개발 등에 집중되어 있다1-3). 이러한 연구결과 들은 가공속도증가, 생산성 향상 및 고정밀도화에 따른 절삭공구의 성능향상 요구에 성공적으로 적용되고 있으며, 이에 따른 가공온도 상승에 의해 고속도강 공구의 고온 산화마모가 심각하게 대두되고 있다4,5). 이를 극복하기 위하여 초고경도 특성을 지니는 TiAlN, TiAlN/CrN, CrAlN, CrAlN/CrN, ZrAlN, ZrAlN/CrN 등의 여러 가지 화합물에 대한 다중상 박막(multi-phase), 나노복합 박막(nanocomposite), 초격자 박막(superlattice)에 관한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다1-6). 따라서 본 연구에서는 차세대 나노복합 박막 합성의 일환으로 CFUBMS(Closed Field Unbalanced magnetron sputtering)을 이용하여 새로운 사원계 TiZrAlN의 나노복합(nanocomposite) 박막을 합성하고자 하였으며, 질소의 분압에 따른 박막의 미세구조와 기계적 특성간의 상관관계에 대하여 고찰하였다.
Abstract
Quaternary TiZrAlN nanocomposite thin films were synthesized by Closed-Field Unbalanced Magnetron Sputtering (CFUBMS), and their microstructure and mechanical characteristics were examined. The grain refinement of the TiZrAlN nanocomposite thin films was controlled by adjusting the N2 partial pressure. The hardness of the film varied with the N2 partial pressure and the maximum value was obtained approximately 47 GPa. It was also confirmed that there is a critical value of the grain size (dc) to need maximum hardness.
참고문헌 (9)
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