磁控溅射沉积硬韧 ZrAlN 薄膜及薄膜力学性能

摘要：

目的：获得具有高硬度、高韧性的 ZrAlN 薄膜。方法采用磁控溅射技术在钛合金和单晶 Si 上沉积不同 Al 含量的 ZrAlN 薄膜,对薄膜的微观组织和相结构进行表征,并测试薄膜的硬度(H)、弹性模量(E)和断裂韧性(K IC )。结果当 Zr1-x Alx N 薄膜 x 分别为0.05,0.23,0.47,0.63时,对应的硬度依次为24.5,40.1,17.1,19.1 GPa,断裂韧性依次为1.47,3.17,1.13,1.58 MPa·m-0.5。 x 为0.05和0.23时,Al 固溶到 ZrN 晶粒中,形成 NaCl 型面心立方(FCC)结构；x 为0.47和0.63时,则形成纤锌矿密排六方(HCP)AlN 第二相。结论 ZrAlN 薄膜的硬度和韧性与相组成密切相关。 Al 固溶时,ZrAlN 的硬度较高,韧性较好；超过固溶极限,形成六方 AlN 时,ZrAlN 硬度较低,韧性较差。相比之下,Zr0.77 Al0.23 N 薄膜同时具备最高的硬度和最高的韧性。

关键词：磁控溅射、硬度、韧性、ZrAlN 薄膜

分类号：TG174.444(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金51102283@@@@Fund:Supported by the National Natural Science Foundation of China 51102283

在线出版日期：2014-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

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