宽固溶区过渡金属氮化物MNx(M=Ti,Zr,Hf)硬质薄膜原子尺度强化机制研究

金属学报, 2016, 52(12): 1601-1609. doi: 10.11900/0412.1961.2016.00078

宽固溶区过渡金属氮化物MNx(M=Ti,Zr,Hf)硬质薄膜原子尺度强化机制研究

韩克昌 ^1, , 刘一奇 ^2, , 林国强 ^3, , 董闯 ^4, , 邰凯平 ^5, , 姜辛 ^6,

1.大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,大连,116024

2.大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,大连,116024

3.大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,大连,116024

4.大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,大连,116024

5.中国科学院金属研究所,沈阳,110016

6.中国科学院金属研究所,沈阳,110016

基金项目: 国家自然科学基金资助项目51271047 Supported by National Natural Science Foundation of China (No.51271047)

关键词：过渡金属氮化物薄膜 , 电弧离子镀 , 成分 , 力学性能 , 强化机制

STUDY ON ATOMIC-SCALE STRENGTHENING MECHANISM OF TRANSITION-METAL NITRIDE MNx (M=Ti, Zr, Hf) FILMS WITHIN WIDE COMPOSITION RANGES

Keywords： transition-metal nitride film , arc ion plating , composition , mechanical property , strengthening mechanism

采用增强磁过滤电弧离子镀技术在单晶Si基片上制备了3组不同过渡金属的氮化物薄膜MNx(M=Ti,Zr,Hf).利用FESEM,GIXRD,XPS,Nano Indenter等方法对MNx薄膜的形貌、厚度、相结构、成分、元素的化学态、残余应力、弹性模量和硬度等进行了表征.结果表明,3组MNx薄膜均在较宽的成分范围内表现为fcc单相结构,并且同组薄膜间的择优取向、厚度、晶粒尺寸和残余应力等均基本保持一致;特别是3组薄膜的硬度和弹性模量均随N成分x的变化而变化,并且都在x=0.82附近出现性能峰值.分析表明,MNx薄膜与成分相关的性能增强,其决定性因素不在于介观尺度的晶粒细化、择优取向及内应力等,而是取决于原子尺度的化学键合及电子结构等因素.

参考文献

上一张下一张

计量

下载量()
访问量()

作者相关

文章评分

您的评分：
1

0%
2

0%
3

0%
4

0%
5

0%

材料期刊网