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《襯底偏壓對CrN／Si3N4納米多層膜結構和力學性能的影響.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、第1期納米科技No．12013年2月Nanoscience&NanotechnologyFebruary2013襯底偏壓對CrN／Si3N4納米多層膜結構和力學性能的影響木白曉明，張成順，佘輝。，劉有軍(1．空軍航空大學飛行基礎訓練基地，吉林長春130022)(2．長春工業(yè)大學材料學院，吉林長春130012)摘要：采用磁控濺射法在不同基底偏壓條件下制備了CrN／SiN納米多層膜，用x射線衍射儀、原子力顯微鏡及納米壓痕儀表征，結果表明，襯底偏壓對CrN／SiN納米多層膜微觀結構、界面結構、硬度和磨損性能有重要影響；漂浮電位
2、時，導致多層膜界面粗糙，CrN_~．(200)、(111)共同生長，硬度和彈性模量低；當偏壓變化時，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致兩層材料彈性模量變化和晶粒尺寸變化。與漂浮電位相比，涂層的屈服應力和斷裂韌性有所增強。關鍵詞：CrN／SiN；微觀結構；界面結構；力學性能EfectsofBiasonStructureandMechanicalPropertiesofCrN／Si3N4NanolayeredCoatingsBAIXiao-ming，ZHANGCheng—shun
3、，SHEHui，LIUYou-jun(1．BasicFlightTrainingBase，AirForceAviationUniversity，Changchun130022，China)(2．ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130012，China)Abstract：CrN／Si3N4muhilayercoatingsweredepositedatdifferentsubstratebiasbyreactivemagnetronsputtering．Theresults
4、showthatthereareimportanteffectsforsubstratebiasonthemicrostructure，interfaceandmechanicalpropertiesofthecoatings．Theinterfaceismoreroughandthemicrostructureis(200)and(111)texturewithoutsubstratebias，andtheCrN／Si3N4multilayerhasalowhardnessandmodulus．Theinterface
5、widthandroughnessbecomesmallwiththein—creaseofbias．Thevariationofhardnessandmodulusareattributedtothechangesingrainsizeandmodulusvariationcausedbycrystallinedistortion．Comparedtosamplewithoutbias，theyieldstress(resistancetoplasticdeformation)andfracturetoughness(
6、resistancetocrackpropagation)wouldbeimprovedbysubstratebias．Keywords：CrN／Si3N4；microstructure；interface；mechanicalproperty中圖分類號：TB34文獻標識碼：A文章編號：1812—1918(2013)O1—0001—060引言化學氣相沉積(CVD)方法制備的TiN基薄膜在高硬度、抗磨損、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等方面過去十年間，利用物理氣相沉積(PVD)和的良好表現使其在切削工具或機械配件等抗磨損收稿日期：2
7、012—12—04領域獲得了廣泛的應用。Veprek等人1121報道的超基金項目：國家自然科學基金項目(批準號：10974257)，硬Ti—si—N系納米復合膜的硬度達到了80—105吉林省自然科學基金項目(批準號：201115133)第l0卷第1期基礎理論研究Vo1．10No．12013年2月BasicResearchFebruary2013GPa，高于金剛石的硬度(70—90GPa)。他們提中，通過變化SN層的厚度模~r2Cr—Si—N納米復出兩相結構模型，以解釋納米復合膜超硬效應的合膜中的Si界面，詳細研究siN層
8、厚以及沉積致硬機理。根據這一模型，由于Si，N與TiN的互參數對多層膜微觀結構、界面結構和硬度的影不混融和非晶Si，N對晶粒的生長表面的潤濕作響，有助于對c卜Si—N復合膜體系致硬機理的認用，在rri—Si—N納米復合膜中形成了納米晶TiN被識。Xu／-61利用射頻反應磁控濺射在si(100)襯底非晶Si，N包裹的獨
