过渡族金属轻元素化合物薄膜强韧化的研究进展

• 作者: 谷鑫磊 张侃 文懋 郑伟涛
• 来源期刊: 中国材料进展
• 关键词: 超硬薄膜材料 过渡族金属 轻元素 化合物 强韧化
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 青年园地|Young Researcher's Field
• 页码范围: 167-177
• 页数: 11页
• 分类号: O614|TB383
• 语种: 中文
• DOI: 10.7502/j.issn.1674-3962.202012027

摘要

由于过渡族金属具有极高的电子密度和抗压缩能力,而轻元素的共价键网络能强力抵抗形变,综合它们所长形成的化合物多为硬质(维氏硬度＞ 20 GPa)甚至超硬材料(维氏硬度＞40 GPa).基于此,过渡族金属轻元素化合物薄膜为切削刀具、钻具、耐磨涂层和发动机部件等关键技术领域提供了重要的材料基础.然而,高硬度通常伴随着高脆性(低韧性),使裂纹萌生后快速扩展,导致材料在服役中突然断裂,从而降低材料的可靠性和使用寿命.因此,解决硬度与韧性的矛盾并实现材料综合性能的提高(强韧化)虽然极具挑战,但是意义重大.综述了过渡族金属轻元素化合物薄膜强韧化的常用手段和机理,介绍了在强韧化的基础上薄膜展现出的其他优异性能.通过全面总结分析,提出了薄膜强韧化亟待解决的科学问题和重要的研究方向.