Ti3AlN/ZrYN纳米多层膜力学性能、抗氧化及疏水性能

• 作者: 李仲博 中国航发北京航空材料研究院
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: Ti3AlN/ZrYN纳米多层膜 力学性能 抗氧化性 疏水性
• 年，卷（期）: 2024,（2）
• 页码范围: 190-197
• 页数: 8页
• 语种: 中文

摘要

利用物理气相沉积(PVD)技术交替沉积Ti3AlN和ZrYN纳米层，制备一系列具有不同ZrYN纳米层厚度(l)的Ti3AlN/ZrYN纳米多层膜，并通过XRD,SEM，纳米压痕仪，显微硬度计及接触角测量仪等研究不同l对Ti3AlN/ZrYN纳米多层膜力学、抗氧化以及疏水性能的影响。结果表明：当Ti3AlN和ZrYN纳米层厚度分别为10 nm和1 nm时，纳米多层膜具有高硬度(H=26.8 GPa)和优异的断裂韧度(Kf=4.21 MPa·m1/2)。硬度和断裂韧度的提高可能是因为，当l较小时，纳米层间形成良好的c-Ti3AlN/c-ZrYN共格外延结构，可以有效阻碍位错的产生和滑移。高密度的异质界面可使微裂纹发生连续偏转，有效延长裂纹扩散路径的同时消耗裂纹传播能量，从而提高断裂韧度。同时，较小的l也易于获得优异的抗氧化性能，l较小时Ti3AlN纳米层占主导地位，Al倾向于在表面形成致密的Al2O3层，阻碍氧气向薄膜内部扩散。此外，Ti3AlN/ZrYN纳米多层膜表面形成的结瘤缺陷增加表面粗糙度，使得薄膜的疏水性能得到提高，从而使其在潮湿环境中不易快速发生腐蚀。