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两步压入法--薄膜力学性能的可靠测量方法 总被引:17,自引:2,他引:17
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. 相似文献
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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 … 相似文献
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磁控溅射B4C薄膜的制备与力学性能 总被引:1,自引:0,他引:1
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。 相似文献
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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… 相似文献
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磁控溅射CrNx薄膜的制备与力学性能 总被引:10,自引:0,他引:10
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。 相似文献
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研究了亚稳相立方AlN(c-AlN)在AlN/VN纳米多层膜中的形成条件以及c-AlN对纳米多层膜力学性能的影响。一系列不同调制周期的AlN/VN多层膜采用反应磁控溅射法制备,多层膜的微结构采用小角度X射线衍射和高分辨电子显微镜表征,利用微力学探针测量了多层膜的力学性能。结果表明:亚稳的c-AlN因VN的“模板”作用生成于小调制周期的纳米多层膜中,并与VN形成共格外延生长的超晶格柱状晶,从而使多层膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应。随调制周期的增大,c-AlN转变为稳定的六方结构(h-AlN),使多层膜形成纳米晶的“砖墙”型结构。此时多层膜的硬度和弹性模量与混合法则所得值相当。AlN/VN纳米多层膜在小调制周期下产生的超硬效应与c-AlN形成带来的性质变化以及c-AlN与VN形成共格结构所产生的界面交变应变场有关。 相似文献
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硬质薄膜显微硬度测量中的载荷选择 总被引:2,自引:0,他引:2
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… 相似文献