ZrN/TiSiN纳米多层膜的微观结构和力学性能研究

功能材料, 2016, 47(1): 1038-1042. doi: 10.3969/j.issn.1001-9731.2016.01.008

ZrN/TiSiN纳米多层膜的微观结构和力学性能研究

郑伟 ^1, , 李伟 ^2, , 孟佳 ^3, , 刘平 ^4, , 马凤仓 ^5, , 刘新宽 ^6, , 陈小红 ^7, , 何代华 ^8,

1.上海理工大学机械工程学院,上海,200093

2.上海理工大学材料科学与工程学院,上海200093;中科院特种无机涂层重点实验室,上海200050

3.中科院特种无机涂层重点实验室,上海,200050

4.上海理工大学材料科学与工程学院,上海,200093

5.上海理工大学材料科学与工程学院,上海,200093

6.上海理工大学材料科学与工程学院,上海,200093

7.上海理工大学材料科学与工程学院,上海,200093

8.上海理工大学材料科学与工程学院,上海,200093

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51471110,51101101)

关键词： ZrN/TiSiN纳米多层膜 , 微观结构 , 力学性能 , 共格外延生长

Study onmicrostructure and mechanical properties of ZrN/TiSiN nanomultilayered films

Keywords： ZrN/TiSiN nanomultilayered film , microstructure , mechanical properties , coherent epitaxial growth

采用反应磁控溅射的方法,利用Zr靶与Ti-Si复合靶成功制备了不同TiSiN层厚度的ZrN/Ti-SiN纳米多层膜.利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米压痕仪研究了不同TiSiN层厚度对ZrN/TiSiN纳米多层膜的微观结构和力学性能的影响.结果表明,ZrN/TiSiN纳米多层膜主要由面心立方的ZrN相组成,随着TiSiN层厚度的增加,纳米多层膜的结晶程度先增加后降低,其硬度和弹性模量也先升高后降低.当TiSiN层厚度为0.7 nm时,纳米多层膜具有最高的硬度和弹性模量,分别为28.7和301.1 GPa,远超过ZrN单层膜.ZrN/TiSiN纳米多层膜的强化效果可由交变应力场和模量差理论进行解释.

参考文献

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[3]	安健;张庆瑜.TiN/TaN多层膜的结构和摩擦学性能[J].摩擦学学报,2005(1):7-12.
[4]	苏永要;王锦标;田亮亮;赵海波;涂铭旌;赵黎宁;邓涛.微量Al掺杂对TiN微观结构及性能的影响[J].功能材料,2013(18):2668-2671.
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[6]	Li Geyang;Han Zenghu;Tian Jiawan;Xu Junhua;Gu Mingyuan.Alternating stress field and superhardness effect in TiN/NbN superlattice films[J].Journal of Vacuum Science & Technology, A. Vacuum, Surfaces, and Films,20023(3):674-677.

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