基片温度对TiB2薄膜生长形貌及力学性能的影响

TiB2是一种超硬材料,块体TiB2的硬度高达HV30Gpa,而且耐腐蚀、抗氧化,还具有优良的导电性能,是一种受到广泛重视的导电耐磨涂层材料[1].     

两步压入法--薄膜力学性能的可靠测量方法

提出了采用力学探针测量薄膜力学性能的两步压入法.该方法通过大载荷压入展示基体变形对薄膜硬度的影响,从而选择不影响基体变形的小载荷测出薄膜的硬度和弹性模量.对高速钢基片上的TiN硬质薄膜,单晶硅片上的金属Ni薄膜和(Ti,Al)N/VN纳米多层膜的测量表明,两步压入法能够测出各种性质薄膜的力学性能,并且具有准确可靠的特点.此外,两步法对(Ti,Al)N/VN纳米多层膜的力学性能的测量表明,该体系的纳米多层膜存在硬度和弹性模量异常升高的超硬、超模量效应.     

NbN薄膜的反应磁控溅射沉积

ＮｂＮ具有较高的临界电流密度 ,较高的临界超导转变温度和良好的力学性能 ,在微电子 ,传感器 ,微机械 ,超导电子学和表面强化领域等方面有广阔的应用前景[1] 。ＮｂＮ薄膜具有高硬度 ,高耐磨性 ,耐腐蚀性[2 ] 和良好的热稳定性[3 ] ,使其成为一种重要的表面涂层材料。本文研究了氮分压对磁控反应溅射ＮｂＮ薄膜微结构和力学性能的影响。ＮｂＮ薄膜在ＳＰＣ 35 0多靶磁控溅射仪上制备 ,采用射频阴极 ,纯Ｎｂ(99 9% )靶作为Ｎｂ材料来源 ,溅射室背底真空为 5× 10 -4Ｐａ ,采用Ａｒ Ｎ2 混合气体进行反应沉积 ,其中Ａｒ分压为 0 3Ｐａ ,Ｎ2 …     

磁控溅射B4C薄膜的制备与力学性能

通过磁控溅射方法在不同基片温度下制备了B4C薄膜 ,利用傅立叶红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜表征了薄膜的微结构 ,并采用纳牛力学探针测量了薄膜的力学性能。结果表明 ,室温下制备的B4C薄膜具有很高的硬度 ( 4 2 5GPa)和杨氏模量 ( 3 0 0GPa) ,薄膜呈现非晶或纳米晶特征。随基片温度的提高 ,薄膜略有晶化 ,硬度与杨氏模量相应增加到5 0 4GPa和 4 2 0GPa。     

力学探针两步压入法研究(Ti,Al)N/AlN纳米多层膜的超硬效应

提出了采用毫牛力学探针技术对硬质薄膜的硬度和弹性模量等力学性能进行准确测量的两步压入法，并用此方法研究了（Ti,Al）N／AlH纳米多层膜的硬度和调制周期之间的关系。结果表明，该纳米多层膜体系的硬度和弹性模量随调制周期的减小单调增加，并在调制周期为1.3nm时达到最高值HV＝29.0GPa和E＝383.0GPa，表明（Ti,Al)N/AlN纳米多层膜存在超硬度和超模量效应。     

磁控溅射CrNx薄膜的制备与力学性能

采用反应磁控溅射法在不同的氮分压下制备了一系列CrNx薄膜，并利用EDS和XRD表征了薄膜的成分和相组成，采用力学探针测量了薄膜的硬度和弹性模量。研究了氮分压对薄膜成分，相组成和力学性能的影响。结果表明，随氮分压的升高，薄膜的沉积速率明显降低，薄膜中的氮含量量增加，相应地，相组成从Cr Cr2N过渡到单相Cr2N,再逐步经Cr2N CrN过渡到单相CrN,并在Cr:N原子比为1：2和1：1时，薄膜的硬度出现极值（HV27．1GPa和HV26.8GPa),而薄膜的弹性模量则在Cr2N时呈现350GPa的最高值。     

TiN／NbN纳米多层膜的界面结构与超硬度效应

由于存在超模量和超硬度效应,纳米多层膜的力学性能成为近年来薄膜研究的热点之一。金属/金属、金属/陶瓷、和陶瓷/陶瓷组成的纳米多层膜都得到了研究。陶瓷/陶瓷体系因表现出更高的硬度值而受到重视,并发现了一些具有超硬效应的多层膜体系[1,2]。本文制备了NbN/TiN纳米多层膜,并研究了其界面微结构与超硬度效应。TiN/NbN纳米多层膜在日本ANELVA公司生产的SPC-350多靶磁控溅射仪上采用反应溅射法制备。溅射气体为氩气和氮气的混和气体。硅基片在Ti靶和Nb靶前交替停留不同时间,得到具有一定调制比(lNbN∶lTiN=1.5∶1)和调制周期(Λ…     

硬质涂层力学性能可靠测量的两步压入法

正确测量涂层的硬度等力学性能一直是硬质涂层生产和研究中亟待解决的问题。本文提出的采用力学探针对涂层进行两步压入的实验方法可以在未知涂层厚度的条件下通过大载荷逐步加载展示出涂层厚度对载荷选择的要求，从而正确选择加载载荷进行小载荷压入实验。由此方法得到的涂层硬度值和其它力学性能指标具有准确和可靠的特点。     

硬质薄膜显微硬度测量中的载荷选择

硬度是评价硬质薄膜的主要力学性能指标。但是对于硬度高于 2 0ＧＰａ而厚度仅为几个微米的硬质薄膜 ,对其硬度的测量是非常困难的。其难点在于压入载荷的正确选择 :较大的载荷会因压头前端的变形区扩展到基体 ,测得的硬度值偏低 ,是薄膜 基体复合体共同作用的结果 ;而较小的载荷则会由于薄膜表面粗糙度引起测量结果的失真和分散。为此 ,曾有人提出 ,为保证测量结果的可靠应使压痕的深度与薄膜厚度之比小于 1 5 [1] ,还有人提出这一比值应该更小 ,达到 1 10 [2 ] ,甚至 1 2 0 [3 ] ,至今仍无定论。本文提出采用力学探针技术准确测量硬质薄膜…     

纳米多层膜中立方AlN外延生长的HRTEM观察

以亚稳态存在的立方ＡｌＮ具有很高的硬度、弹性模量、耐磨性、抗氧化性以及高温稳定性等优良的综合力学性能 ,是一种理想的硬质薄膜材料[1～ 3 ] 。ＡｌＮ通常以六方相存在 ,室温下转变为立方相需要高达 2 2 9ＧＰａ的压力 ,在 180 0Ｋ的温度时发生相变所需的压力也达到了 14到 16 5ＧＰａ[4] 。然而 ,在ＡｌＮ和另一立方结构组元如ＴｉＮ交替沉积形成的纳米多层膜中 ,ＡｌＮ在小的调制周期时可以通过外延生长形成立方结构 ,由此改善多层膜的力学性能[5] 。考虑到在ＴｉＮ调制层中加入Ａｌ可减小其与ＡｌＮ的错配度 ,有利于立方ＡｌＮ的…