周小军
,
易健宏
,
倪成林
,
徐成竹
,
黄峰
,
张学东
,
徐英
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.007
采用中频脉冲磁控溅射双靶交替沉积,制备了调制周期为4nm,12nm和88nm的VC/Ni纳米叠层薄膜以及纯VC薄膜.利用XRD和SEM对薄膜结构进行分析,并通过纳米压痕和维氏压痕对薄膜的硬度、模量以及韧性进行了表征.结果表明:双靶交替沉积制备的VC/Ni纳米叠层薄膜界面清晰、薄膜生长比较致密;三种周期的叠层薄膜硬度均为20GPa,与纯VC薄膜相比韧性得到了明显的改善;随着调制周期的增加,发现VC/Ni纳米叠层薄膜的硬度先增大后减小,韧性先降低,后提高,存在一个性能转折的临界周期.
关键词:
磁控溅射交替沉积
,
VC/Ni
,
纳米叠层
,
调制周期
,
韧性
郭中正
,
孙勇
,
段永华
,
彭明军
,
吴大平
,
朱雪婷
稀有金属材料与工程
以单晶硅和聚酰亚胺为衬底,用磁控溅射沉积调制周期λ=25～150 nm、调制比η=0.5～2的Cu/W纳米多层膜,用XRD、SEM、EDS、AFM、微力测试系统、纳米压痕仪和四探针法对多层膜微观结构、表面形貌和力学及电学性能进行研究.结果表明:λ和η显著影响多层膜结构和性能.多层膜Cu层和W层均为纳米晶结构,分别呈Cu(111)和W(110)择优取向.W(110)晶面间距减小且减幅与1/λ或η值呈正相关,Cu/W层间界面处存在扩散混合层.表面Cu层晶粒尺寸随Cu层厚增加而增大.裂纹萌生临界应变ε.总体上随λ增大或η减小而下降,屈服强度σ0.2、显微硬度H和电阻率p总体上均与λ或η呈负相关.因Cu层和W层厚度随λ或η的变化而改变,相应地改变了Cu层晶粒度及其晶界密度、W层体积分数和Cu/W层间界面数量,使位错运动能力及电子散射效应变化,最终改变Cu/W纳米多层膜性能.
关键词:
Cu/W纳米多层膜
,
调制周期
,
调制比
,
屈服强度
,
电阻率
张文勇
,
孙德恩
,
裴晨蕊
,
张世宏
,
黄佳木
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.01.009
目的 研究调制周期对纳米多层膜性能的影响. 方法 采用磁控溅射方法制备了CrAlN与ZrN的固定厚度比为2. 6,不同调制周期(Λ为6,8,10,20 nm)的CrAlN/ZrN纳米多层膜. 利用场发射扫描电镜( FESEM)表征薄膜的形貌、结构. 用Dektak150型台阶仪测薄膜表面粗糙度. 用Agilent Technologies G200纳米压痕仪检测涂层的硬度和弹性模量. 用划痕仪测薄膜/基材的结合力,同时,引入抗裂纹扩展系数( CPR)表征纳米多层膜的韧性. 结果 CrAlN/ZrN纳米多层膜断面皆为穿晶柱状结构,调制周期为20 nm时,多层膜层与层之间的界面清晰;多层膜表面呈致密的花椰菜状,厚度均约为2 μm. 调制周期为8 nm时,硬度为20. 4 GPa,进一步增大调制周期,硬度下降. 调制周期为8 nm的多层膜临界载荷Lc2为18 N,CPR值为73. 2,Lc2与CPR值均高于其他调制周期的多层膜. 在临界载荷Lc2处,裂纹扩展导致薄膜发生了严重的片状剥落,露出了亮白的热轧钢基底,薄膜失去了保护作用. 结论 实验表明,在多层膜厚度、调制比不变的条件下,改变调制周期能够改变多层膜的韧性. 随着调制周期的增大,韧性呈先上升、后下降的趋势. 调制周期为8 nm时,纳米多层膜的硬度最高,韧性最好,综合性能良好.
关键词:
CrAlN/ZrN纳米多层膜
,
磁控溅射
,
调制周期
,
硬度
,
韧性
范迪
,
雷浩
,
郭朝乾
,
宫骏
,
孙超
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.06.024
目的 研究调制周期对磁控溅射WB2/CrN多层膜结构及性能的影响.方法 通过双靶直流磁控溅射法,在硅片、石英玻璃片及不锈钢上,制备AlB2型WB2薄膜与CrN薄膜及其多层复合薄膜,采用X射线衍射及扫描电子显微镜对其相结构及形貌进行观察和分析,使用维氏显微硬度仪及划痕仪对多层膜的硬度及膜基结合力进行研究.结果 磁控溅射WB2/CrN多层薄膜呈现出柱状生长趋势,且层状结构明显,仅当调制周期大于317 nm时,多层膜中才出现WB2晶体的衍射峰.结论 多层膜中的WB2薄膜在本实验条件下的临界结晶厚度大于150 nm.随着调制周期的减小,CrN层生长取向发生由(200)晶面向多晶面的转变,WB2层生长取向由(101)晶面向(001)晶面转变.多层膜硬度随调制周期的减小大体呈下降趋势,在调制周期为317 nm时达到最大值.结合力变化趋势与硬度相反,CrN层及多层界面有助于复合薄膜膜基结合强度的提高.
关键词:
多层膜
,
调制周期
,
磁控溅射
,
硬度
,
结合力
,
WB2
杨芳儿
,
史玉龙
,
章荣
,
沈淑康
,
鲁叶
,
郑晓华
中国有色金属学报
采用磁控溅射法交替溅射WS2和石墨靶制备周期为4～23 nm的WSx/a-C纳米多层膜.采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子谱(xPs)等分析薄膜的组织结构和元素的化学价态;采用纳米压痕仪、涂层附着力划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机测试薄膜的硬度、结合力和在潮湿大气下(相对湿度70％)的摩擦磨损特性.结果表明:多层膜结构致密,表面平整.a-C的加入改变WS2的结晶状态,多层膜为微晶或非晶结构;随着调制周期的增大,多层膜的硫与钨摩尔比逐渐降低并趋于稳定(约为1.32),其硬度稍有上升,而结合力明显降低,摩擦因数由0.32降至0.26,而磨损率逐渐上升但显著低于纯WSx膜的.调制周期为4nm的多层膜的耐磨性能最佳,磨损率约为1.03×10-13 m3.N-1.m-1.
关键词:
二硫化钨
,
多层膜
,
调制周期
,
组织结构
,
摩擦
,
磨损
周广宏
,
王湘鸣
,
印凤
,
庄国志
,
夏木建
,
丁红燕
稀有金属材料与工程
采用磁控溅射法制备了Ti/TiB2周期性(T=2,3,4,6,12)多层膜,利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜分析了薄膜的相结构和表面(断面)形貌,采用纳米压痕仪、多功能摩擦摩损试验机和显微硬度计研究了多层膜的纳米硬度、弹性模量、膜基结合力以及断裂韧性.结果表明:Ti/TiB2多层膜具有清晰的纳米层状结构,薄膜表面致密平整,与基体保持着良好的物理结合.多层膜的硬度和弹性模量随着调制周期的增加而增大,在周期T=12时,多层膜的硬度和弹性模量达到最大值,分别为35.8和349 GPa;多层膜的断裂韧性随着周期的增加呈现出先增大而后减小的趋势,当周期T=6时多层膜的断裂韧性最好,其断裂韧度为2.17 MPa·m1/2.分析认为多层膜中的Ti子层可使裂纹尖端产生钝化作用,从而引起裂纹扩展路径发生偏转,提高了多层膜的断裂韧性.
关键词:
Ti/TiB2多层膜
,
调制周期
,
力学性能
