王恩青
,
岳建岭
,
李淼磊
,
李栋
,
黄峰
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.001040
采用反应磁控溅射技术,在300℃下制备不同Si含量的VAlSiN涂层.研究Si含量的变化对VAlSiN涂层相结构、生长形貌、化学状态、力学性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明:不含Si的VAlN涂层呈现(111)择优取向生长.随着Si含量的增加,VAlSiN涂层的(111)择优取向逐渐消失,最终转变为非晶结构.Si含量大于1.8 %(原子分数,下同)的VAlSiN涂层是由nc-VAlN和a-Si3N4组成的多相复合涂层.与VAlN涂层相比,添加少量Si(0.8%)的VAlSiN涂层晶粒尺寸减小,致密度得到提高,对应的涂层硬度也得到显著增大,达到30.1GPa.继续增加Si的含量,VAlSiN涂层的柱状生长结构被打断,硬度逐渐下降,最后稳定在22GPa左右.VAlSiN涂层的摩擦因数随着Si含量的增加先降低后升高.当Si含量为0.8%时涂层的磨损率最低,达1.2×10-16 m3·N-1·m-1.
关键词:
磁控溅射
,
VAlSiN涂层
,
微结构
,
硬度
,
摩擦磨损性能
孔明
,
岳建岭
,
李戈扬
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00113
陶瓷纳米多层膜因具超硬效应而成为近年的研究热点. 本文对这类人工材料的研究进展和存在的不足进行了评述, 并展望了进一步研究的方向. 二十年来, 陶瓷纳米多层膜的实验研究已取得明显进展：在微结构特征方面, 两调制层形成共格外延生长结构是纳米多层膜产生超硬效应的必要微结构条件已成为共识; 材料组合方面, 由于模板效应, 不同结构类型的材料, 甚至非晶材料都可在纳米多层膜中形成共格外延生长结构, 高硬度纳米多层膜材料体系已得到大大的拓展. 与此相比较, 对纳米多层膜强化机制和设计准则的研究相对滞后, 仍停留在以金属纳米多层膜基于位错运动受阻于界面的理论解释上. 因而, 建立适合于陶瓷纳米多层膜的强化机制和设计准则; 拓展纳米多层膜的材料组合, 开发以碳化物、硼化物甚至氧化物为基的纳米多层膜将成为进一步研究的方向.
关键词:
纳米多层膜
,
superhardness effect
,
coherent growth
,
template effect
,
hardening mechanism
孔明
,
岳建岭
,
李戈扬
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2006.01292
通过对TiN/SiC、TiN/TiB2和TiN/SiO2纳米多层膜微结构和力学性能的研究, 展示了通常溅射沉积态为非晶的SiC、TiB2和SiO2薄膜, 在立方结构的TiN晶体层模板作用下的晶化现象, 以及多层膜由此产生的生长结构和力学性能的变化. 结果表明: SiC在层厚0.6nm时晶化为立方结构后,可以反过来促进TiN/SiC多层膜中TiN层的晶体完整性; TiB2在层厚2.9nm时晶化为六方结构, 并与TiN形成{111} TiN//{0001} TiB2, <100> TiN//<11-20> TiB2 的共格关系; SiO2在层厚0.9nm 时晶化为立方结构的赝晶. 多层膜中SiC、TiB2和SiO2晶化后都与TiN形成共格外延的生长结构, 并相应产生了硬度升高的超硬效应. 随着SiC、TiB2和SiO2层厚的增加, 它们又转变为非晶态, 多层膜的共格外延生长受到破坏, 其硬度亦明显降低.
关键词:
纳米多层膜
,
epitaxial growth
,
crystallization of amorphous
,
superhardness effect
孔明
,
岳建岭
,
李戈扬
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2006.06.002
通过对TiN/SiC、TiN/TiB2和TiN/SiO2纳米多层膜微结构和力学性能的研究,展示了通常溅射沉积态为非晶的SiC、TiB2和SiO2薄膜,在立方结构的TiN晶体层模板作用下的晶化现象,以及多层膜由此产生的生长结构和力学性能的变化.结果表明:SiC在层厚≤0.6nm时晶化为立方结构后,可以反过来促进TiN/SiC多层膜中TiN层的晶体完整性;TiB2在层厚≤2.9nm时晶化为六方结构,并与TiN形成{111}TiN//{0001}TiB2,〈100〉TiN//〈11-20〉TiB2的共格关系;SiO2在层厚≤0.9nm时晶化为立方结构的赝晶.多层膜中SiC、TiB2和SiO2晶化后都与TiN形成共格外延的生长结构,并相应产生了硬度升高的超硬效应.随着SiC、TiB2和SiO2层厚的增加,它们又转变为非晶态,多层膜的共格外延生长受到破坏,其硬度亦明显降低.
关键词:
纳米多层膜
,
外延生长
,
非晶晶化
,
超硬效应
孔明
,
岳建岭
,
李戈扬
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00113
陶瓷纳米多层膜因具超硬效应而成为近年的研究热点.本文对这类人工材料的研究进展和存在的不足进行了评述,并展望了进一步研究的方向.二十年来,陶瓷纳米多层膜的实验研究已取得明显进展:在微结构特征方面,两调制层形成共格外延生长结构是纳米多层膜产生超硬效应的必要微结构条件已成为共识;材料组合方面,由于模板效应,不同结构类型的材料,甚至非晶材料都可在纳米多层膜中形成共格外延生长结构,高硬度纳米多层膜材料体系已得到大大的拓展.与此相比较,对纳米多层膜强化机制和设计准则的研究相对滞后,仍停留在以金属纳米多层膜基于位错运动受阻于界面的理论解释上.因而,建立适合于陶瓷纳米多层膜的强化机制和设计准则;拓展纳米多层膜的材料组合,开发以碳化物、硼化物甚至氧化物为基的纳米多层膜将成为进一步研究的方向.
关键词:
纳米多层膜
,
超硬效应
,
共格生长
,
模板效应
,
强化机制
