徐建华
,
王昕
,
马胜利
,
刘阳
,
徐可为
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2008.02.018
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.
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
李戈扬
无机材料学报
doi:10.15541/jim20140313
由于报道获得了超过金刚石的硬度,TiN/Si3N4纳米复合薄膜成为十多年来超硬材料和薄膜材料的重要热点.本文从实验基础方面对这类薄膜的Veprek模型和"超高硬度"进行了评述.在微结构方面,Veprek提出的非晶Si3N4包裹TiN纳米晶的结构模型(即nc-TiN/a-Si3N4)缺乏足够的实验依据,直接观察表明:高硬度薄膜中的TiN晶粒并非等轴晶,而是纳米直径的柱状晶.就Si3N4界面相来说也并非以1个单分子层(～0.3 nm)的非晶态存在,而是厚度约3个分子层(～0.7 nm)的晶体态,更重要的是Si3N4界面相与相邻的TiN晶体形成了共格结构.在制备技术方面,十余年来始终没有人在这类材料中重复出Veprek超过金刚石硬度的结果,Veprek不仅将其归咎于缺乏足够高的沉积温度和氮分压,甚至归咎于薄膜中存在不可避免的微量氧,但也缺乏足够的直接证据.在超高硬度的样品方面,Veprek所报道超过金刚石硬度(最高达138.9GPa)的样品不但未经任何他人检测确认,而且现在这些样品已经不存在了.
关键词:
TiN/Si3N4薄膜
,
超高硬度
,
微结构
徐建华
,
王昕
,
马胜利
,
刘阳
,
徐可为
材料研究学报
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.
关键词:
无机非金属材料
,
null
,
null
