[发明专利]一种钛合金/二硼化锆纳米多层膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种TC4/ZrB₂纳米多层膜，其特征是氩气（Ar₂）环境下在Si表面交替存在着TC4和ZrB₂层，每周期层厚为30-35纳米，多层膜的周期为15-20层，总层厚为600纳米，该纳米多层薄表面粗糙度良好，高温稳定。

2.权利要求1所述TC4/ZrB₂纳米多层膜的制备方法，其特征是：利用高真空射频磁控溅射系统（MS），基底温度为室温;调制周期30~35nm；调制比1:1~1:5，相互配比作比较实验，用Ar⁺分别轰击TC4和ZrB₂两个靶，同时通入氩气，在单面抛光的Si基底上交替沉积TC4和ZrB₂做多层膜，采用机械泵和分子泵，本底真空2.0×10^-4 Pa~3.0×10^-4 Pa，气压值由电离规管来测量，沉积过程中溅射气体选用纯Ar₂，用质量流量控制器控制其流量分别保持在40～45sccm和5～5.5sccm；沉积过程中总的工作气压保持0.5Pa~0.55Pa之间。

3.权利要求2所述的制备方法，其中所采用的基底为单面抛光Si片，先依次用丙酮、乙醇超声清洗15分钟，吹干后立即送入真空沉积室中，在沉积薄膜以前，先在工作气压2Pa条件下，用偏压-300V的Ar⁺对样品进行清洗15 min，沉积薄膜时，可将高纯度TC499.9% (W/W)和ZrB₂99.9% (W/W)靶交替地旋转至溅射位置并精确控制每个靶材的溅射时间；同样用Ar⁺交替溅射两个靶源，射频溅射源射工艺参数：频靶TC4溅射功率为60W, ZrB₂溅射功率为120W，靶基距为6cm, 基底偏压-40V。

4.权利要求2所述的制备方法，其中基底温度为室温；TC4：ZrB₂的调制比1:5；调制周期30nm；纳米硬度22.40GPa，弹性模量263.11 GPa。

5.权利要求2所述的制备方法，其特征是没有任何离子束辅助和高温高压的情况下，利用ZrB₂在TC4薄膜中的周期性插入在Ar气环境下生成TC4/ ZrB₂纳米多层薄膜以对TC4单层膜进行改性。

6.权利要求1所述的TC4/ ZrB₂纳米多层膜在制备高硬度、高膜基结合力以及良好高温稳定性纳米多层膜方面的应用。

7.权利要求6所述的应用，其中的应用指的是用在航空航天或钛合金制品表面防护方面。