TiN纳米薄膜的高硬度及其产生机制

材料研究学报, 2008, 22(2): 201-204. doi: 10.3321/j.issn:1005-3093.2008.02.018

TiN纳米薄膜的高硬度及其产生机制

徐建华 ^1, , 王昕 ^2, , 马胜利 ^3, , 刘阳 ^4, , 徐可为 ^5,

1.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安,710049

2.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安,710049

3.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安,710049

4.北京实力源科技开发公司,北京,100072

5.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安,710049

基金项目: 国家自然科学基金(50671079;50531060) 教育部跨世纪优秀人才培养计划(NCET-04-0934) 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2004CB619302)

关键词：无机非金属材料 , TiN纳米薄膜 , 超高硬度 , 残余应力 , 晶粒尺寸

The mechanism of super hardness of nanocrystallite TiN films deposited by pulsed d.c. bias multi-arc ion plating

用脉冲直流多弧离子镀方法在W18Cr4V高速钢基体上沉积具有纳米结构的TiN薄膜,用XP纳米压入仪测量薄膜的硬度,研究了其硬度产生的机制.结果表明,厚度为2-3 μm、晶粒尺寸约为13-16 nm的TiN薄膜,硬度为36-43 GPa,远高于TiN的本征硬度(22-24 GPa).高温去应力退火实验证实,具有纳米结构的TiN薄膜的超高硬度不仅是由沉积过程中载能粒子轰击产生的残余应力引起,面心立方结构的TiN薄膜沿(111)密排面择优生长、纳米晶界强化以及膜层组织结构的致密性也是重要的原因.

参考文献

[1]	S.L.Ma,Y.H.Li,K.W.Xu,The composite of nitrided H13 steel and TiN coatings by plasma duplex treatment,Surf.Coat.Technol.,137,116(2001)
[2]	J.H.Huang,F.Y.Yang,G.P.Yu,D.Heim,R.Hochreiter,Ef-fect of film thickness and Ti interlayer on the structure and properties of nanocrystalline TiN thin films on AISI D2 steel,Surf.Coat.Technol.,201,7043(2007)
[3]	P.Steyer,D.Pilloud,J.F.Pierson,J.P.Millet,M.Charnay,B.Stauder,P.Jacquot,Oxidation resistance improvement of arc-evaporated TiN hard coatings by silicon addition,Surf.Coat.Technol.,201,4158(2007)
[4]	S.L.Ma,Y.H.Li,K.W.Xu,J.W.He,Parametric effects of residual stress in pulse d.c.plasma enhanced CVD TiN coatings,Surf.Coat.Technol.,142-144,1023(2001)
[5]	A.Diick,N.Gamer,W.Gesatzke,M.Griepentrog,W.sterle,M.Sahre,I.Urban,Ti/TiN multilayer coatings:deposi-tion technique,characterization and mechanical proper-ties,Surf Coat Technol.,142-144,579(2001)
[6]	MA Dayan,MA Shengli,XU Kewei,S.Veprek,Ther-mal stability of nanostructure Ti-Si-N coatings at ele-vated temperature,Chinese Journal of Materials Research,18(6),618(2004)(马大衍,马胜利,徐可为,S.Veprek,纳米结构Ti-Si-N薄膜的高温热稳定性研究,材料研究学报,18(6),618(2004))
[7]	J.Musil,S.Kadlec,J.Vyskoil,V.Valvoda,New results in d.c.reactive magnetron deposition of TiNx films,Thin Solid Films,167,107(1988)
[8]	S.Veprek,M.G.J.Veprek-Heijman,P.Karvankova,J.Prochazka,Different approaches to superhard coatings and nanocomposites,Thin Solid Fihns,476,1(2005)
[9]	V.Uvarov,I.Popov,Metrological characterization of X-ray diffraction methods for determination of crystallite size in nano-scale materials,Materials Characterization,58(10).883(2006)
[10]	D.S.Rickerby,S.J.Bull,Engineering with surface coatings:The role of coating microstructure,Surf.Coat.Technol.,39-40,315(1989)

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