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1、偏壓對CrN／Si。N納米多層膜結(jié)構(gòu)、硬度和斷裂韌性的影響／白曉明等·15·偏壓對CrN／Si3N4納米多層膜結(jié)構(gòu)、硬度和斷裂韌性的影響白曉明，張成順，余輝，劉有軍，濮春英(1空軍航空大學(xué)飛行基礎(chǔ)訓(xùn)練基地，長春130022；2長春工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，長春130021)摘要利用磁控濺射法在不同基底偏壓條件下制備了CrN／SisN納米多層膜，分別用X射線衍射儀、原子力顯微鏡及納米壓痕儀表征多層膜的微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能，結(jié)果表明，襯底偏壓對CrN／Si。N納米多層膜微觀結(jié)構(gòu)、界面結(jié)構(gòu)、硬度和磨損性能有重要影響。漂浮電位時多層
2、膜界面粗糙，CrN呈(200)、(111)共同生長，硬度和彈性模量低，有偏壓且變化時界面寬度和粗糙度變化不大，硬度和模量變化的主要原因是不同襯底偏壓下的晶格畸變導(dǎo)致兩層材料彈性模量變化和晶粒尺寸變化?；灼珘旱膬?yōu)化有助于改善涂層的屈服應(yīng)力和斷裂韌性。關(guān)鍵詞CrN／Si3N4微觀結(jié)構(gòu)界面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能中圖分類號：TB34文獻標識碼：ATheEffectsofBiasonMicrostructure，HardnessandFractureToughnessofCrN／Si3N4NanolayeredCoatingsBAIXiaom
3、ing，ZHANGChengshun，SHEHui，LIUYoujun，PUChunying(1BasicFlightTrainingBase，AirForceAviationUniversity，Changchun130022；2SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130021)AbstractCrN／Si3N4multilayercoatingsweredepositedatdifferentsub
4、stratebiasbyreactivemagnetronsput—tering．Theresultsshowthatthereareimportanteffectsforsubstratebiasonthemicrostructure，interfaceandme—chanicalpropertiesofthecoatings．Theinterfaceismoreroughandthemierostructureis(200)and(111)texturewhenthereisntsubstratebias．Itresul
5、tsinalowhardnessandmodulusforCrN／si3N4multilayer．Theinterfacewidthandroughnessalmostunchangedwiththeinereaseofthebias．Thevariationofhardnessandmodulusareattri-butedtothechangesingrainsizeandmodulusvariationcausedbycrystallinedistortion．Comparedtosamplewithoutbias，t
6、heyieldstress(resistancetoplasticdeformation)andfracturetoughness(resistancetocrackpropagation)wouldbeimprovedbysubstratebias．KeywordsCrN／Si3N4，microstructure，interface，mechanicalproperty應(yīng)，并且這種推測在過渡金屬氮化物(如VNc、ZrN[4和0引言w。NE])與非晶Si。N納米復(fù)合膜體系中得到了證實。與過去1O年間，利用物理氣相沉積(PVD
7、)和化學(xué)氣相沉TiN膜相比，CrN[6,73具有更好的耐腐蝕和抗磨損能力，其抗積(CVD)法制備的TiN基薄膜在高硬度、抗磨損、化學(xué)穩(wěn)定氧化能力以及與工具鋼的附著力也非常好，因此，如果CrN／性和熱穩(wěn)定性等方面的良好表現(xiàn)，使其在切削工具或機械配Si。N能夠滿足熱力學(xué)驅(qū)動的擴散速率可控的相偏析條件而件等抗磨損領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。Veprek等[1。報道的形成納米晶CrN被非晶Si。N包裹的獨特結(jié)構(gòu)，Cr-Si-N納超硬Ti-Si-N系納米復(fù)合膜的硬度達到了80～105GPa，高米復(fù)合膜將成為更有前途的超硬薄膜。于金剛石的硬度
8、(70~90GPa)，他們提出了兩相結(jié)構(gòu)模型來利用PVD法制備CrN／Si。N納米復(fù)合膜的報道很多，解釋納米復(fù)合膜超硬效應(yīng)的致硬機理，根據(jù)這一模型，由于Martinez等_8在510K利用對靶(Cr和si靶)射頻反應(yīng)磁控SN與TiN的互不混融和非晶Si。N對晶粒的生長表面的濺射研究了Cr—
