磁控溅射ZrAlN薄膜的硬度和断裂韧性

摘要：

采用磁控溅射技术在钛合金和单晶Si上沉积原子分数x(Al)分别为5％、23％、47％、63％的ZrAlN薄膜,并考察了薄膜硬度和断裂韧性.采用场发射扫描电镜观察截面形貌,X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)分析物相结构.采用纳米压入仪进行10 mN加载、卸载试验,分析了薄膜的弹塑性变形特性;采用压入法定量比较了薄膜的断裂韧性.试验发现:原子分数x(Al)分别为5％、23％、47％、63％的ZrAlN薄膜对应硬度分别为24.5、40.1、17.1、19.1GPa;对应断裂韧性分别为1.47、3.17、1.13、1.58 MPa·m1/2;x(Al)=23％的薄膜保持了ZrN的金属键特性,韧性最好;而x(Al) =47％的薄膜表现强烈离子键特性,韧性最差.XRD表明:x(Al)分别为5％和23％时,Al原子固溶到ZrN晶粒中,保持ZrN立方结构;而x(Al)分别为47％和63％时,形成纤锌矿AlN第二相.

关键词：磁控溅射、ZrAlN薄膜、硬度、韧性

所属期刊栏目：28

分类号：TG113.25(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51102283

在线出版日期：2014-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：90-93