ZrAlN薄膜的硬度和韧性与相结构的关系

• 作者: 张平 朱晓莹 杜军 臧艳
• 来源期刊: 真空
• 学科: 工学
• 关键词: 纳米复合薄膜 韧性 相结构 磁控溅射
• 年，卷（期）: 2015,（2）
• 所属期刊栏目: 薄膜
• 页码范围: 25-30
• 分类号: TG174.444
• 语种: 中文
• DOI: 10.13385/j.cnki.vacuum.2015.02.07

摘要

Al在ZrN薄膜中的存在形式与Al含量密切相关,由此导致ZrAlN薄膜的韧性改变.本文发现了一定成分的ZrAlN薄膜同时具备高硬度和高韧性的现象.采用磁控溅射技术在钛合金和单晶Si上沉积不同Al含量的ZrAlN薄膜,测试了硬度(H)、弹性模量(E)和断裂韧性(KIC),表征了微观组织、相结构,阐明了性能变化机理.采用纳米压入仪测试H和E;压入法及小能量多冲法评价了KIC;采用场发射扫描电镜(FESEM)观察截面形貌,X射线衍射(XRD)分析物相结构.实验发现:当向ZrN薄膜(18.9 GPa)中加入5at％,23at％,47at％和63at％Al后,对应硬度分别是24.5,40.1,17.1和19.1 GPa;对应断裂韧性分别是1.47,3.17,1.13和1.58 MPa·m-0.5,即23at％Al的薄膜同时具备最高的硬度(40.1 GPa)和最高的韧性(3.17 MPa·m-0.5).XRD表明,5at％和23at％Al固溶到ZrN晶粒中,形成NaCl型面心立方(FCC)结构,而47at％和63at％ Al则形成纤锌矿密排六方(HCP)AlN第二相.采用两种方法定量地评价了薄膜的韧性.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张平	装甲兵工程学院再制造工程系装备再制造技术国防科技重点实验室	83	816	13.0	24.0
2	朱晓莹	装甲兵工程学院再制造工程系装备再制造技术国防科技重点实验室	22	133	6.0	10.0
3	杜军	装甲兵工程学院再制造工程系装备再制造技术国防科技重点实验室	34	211	9.0	12.0
4	臧艳	装甲兵工程学院再制造工程系装备再制造技术国防科技重点实验室	23	191	8.0	12.0