张平
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杜军
中国材料进展
多层结构可以提高材料的强度、弹性模量和韧性。当尺寸减小到纳米量级时，性能将产生飞跃变化。首先探讨了多层结构提高强度、弹性模量和韧性等性能的基本原理，然后阐明了纳米尺度效应及理论，重点以过渡族金属氮化物ZrN纳米多层膜为例，研究了氮化物／金属（ZrN／Cu）纳米多层膜、ZrAIN纳米复合膜以及ZrAIN／Cu纳米多层膜的强韧化性能。结果表明，ZrN／Cu纳米多层膜的断裂韧性约是二元ZrN薄膜的2倍。当纳米多层膜的Cu单层厚度为2013131时，多层膜的K1C值最高。ZrAIN复合膜的断裂韧性与Al含量密切相关，当Al原子分数为23％时，薄膜的KIc值达3．17MPa·m^1/2，其硬度〉40Gpa，Al原子分数为47％的薄膜的K1C值则降低到1．13MPa·m…。，其硬度降低至17．1GPa。与z州／cu纳米多层膜和ZrAlN复合膜相比，以ZrAIN层和cu层为调制结构制备的ZrAlN／Cu纳米多层膜具有最高的硬度和最好的韧性。
关键词:
纳米多层膜
,
氮化物
,
金属Cu
,
强韧化
