调制周期对CrAlN/ZrN纳米多层膜韧性的影响

• 作者: 孙德恩 张世宏 张文勇 裴晨蕊 黄佳木
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: CrAlN/ZrN纳米多层膜 磁控溅射 调制周期 硬度 韧性
• 年，卷（期）: 2016,（1）
• 所属期刊栏目: 膜层材料与技术
• 页码范围: 55-61
• 页数: 7页
• 分类号: TG174.444
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.01.009

摘要

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黄佳木	重庆大学材料科学与工程学院	84	690	13.0	20.0
2	张世宏	安徽工业大学材料科学与工程学院	31	139	7.0	11.0
3	孙德恩	重庆大学材料科学与工程学院	11	62	6.0	7.0
4	裴晨蕊	重庆大学材料科学与工程学院	4	29	3.0	4.0
5	张文勇	重庆大学材料科学与工程学院	1	13	1.0	1.0