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纳米复合超硬薄膜中与界面有关的弛豫现象

纳米复合超硬薄膜中与界面有关的弛豫现象

氧杂质致Ti-s.-N薄膜高硬度损失的机理

第八届全国内耗与力学谱会议

作者：方前锋刘庆李朝升李世直 veprek s．中国科学院固体物理研究所材料物理重点实验室青岛科技大学 Ins.itute for Chemis.ry of Inorganic Materials Technical University Munich D-85747Germany

利用内耗技术研究了 Tis.N 系列纳米复合超硬薄膜的结构弛豫和硬化机理。当共振频率大约在100 Hz 时在230～280℃范围内观察到一个弛豫型的内耗峰。计算出激活能为0．7～ 1．0eV,弛豫时间指数前因子为10～10秒。对比一系列样品,发现硬... 详细信息

利用内耗技术研究了 Tis.N 系列纳米复合超硬薄膜的结构弛豫和硬化机理。当共振频率大约在100 Hz 时在230～280℃范围内观察到一个弛豫型的内耗峰。计算出激活能为0．7～ 1．0eV,弛豫时间指数前因子为10～10秒。对比一系列样品,发现硬度越高内耗峰越低,在硬度高于50 GPa 的薄膜中没有内耗峰。内耗峰随退火温度升高而不断降低,直至600～750℃退火时消失,并且杨氏模量开始增加,这跟样品退火后硬度增长是一致的。结果表明内耗峰来源于样品中界面的弛豫过程。

关键词：超硬薄膜 Tis.N 内耗界面

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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材料研究学报 2008年第3期22卷 287-290页

作者：马大衍马胜利徐可为薛其坤 s.veprek 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049 中科院物理所表面物理国家重点实验室北京100080 慕尼黑工业大学无机材料化学研究所德国慕尼黑D-85747

基于纳米复合Ti-s.-N薄膜硬度对界面相微结构及微尺度变化极为敏感的实验事实,定量表征了薄膜的硬度与氧杂质含量的关系.结果表明,与高纯度薄膜40-55 GPa高硬度比较,1%-1.5%的氧杂质含量导致薄膜的硬度下降到30 GPa左右.根据纳米晶界面... 详细信息

基于纳米复合Ti-s.-N薄膜硬度对界面相微结构及微尺度变化极为敏感的实验事实,定量表征了薄膜的硬度与氧杂质含量的关系.结果表明,与高纯度薄膜40-55 GPa高硬度比较,1%-1.5%的氧杂质含量导致薄膜的硬度下降到30 GPa左右.根据纳米晶界面原子模型和实验结果,氧杂质与纳米尺度界面交互作用所引发的微尺度缺陷是硬度下降的诱因,晶界面的氧杂质密度是薄膜高硬度损失程度的决定因素,单个纳米晶周围的氧杂质覆盖度达到10个原子以上时,薄膜的硬度只能达到30 GPa.

关键词：材料科学基础学科纳米复合薄膜硬度氧杂质

残余氧对TiN+s._3N_4纳米复合薄膜硬度的影响

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金属学报 2004年第10期40卷 1037-1040页

作者：马大衍马胜利徐可为 s.veprek 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室 Ins.itute for Chemis.ry of Inorganic Materials Technical University MunichLichten-bergst.4D-85747 GarchingMunichGermany

用直流等离子体增强化学气相沉积设备在不锈钢表面沉积纳米晶TiN和纳米非晶s.3N4复相薄膜.主要研究了氧元素对薄膜硬度的影响.结果表明,薄膜中极其微量的氧含量就会使nc-TiN+a-s.3N4薄膜的硬度大幅降低.薄膜中氧含量小于0.2％(原子分数)... 详细信息

用直流等离子体增强化学气相沉积设备在不锈钢表面沉积纳米晶TiN和纳米非晶s.3N4复相薄膜.主要研究了氧元素对薄膜硬度的影响.结果表明,薄膜中极其微量的氧含量就会使nc-TiN+a-s.3N4薄膜的硬度大幅降低.薄膜中氧含量小于0.2％(原子分数),薄膜硬度可以达到45-55 GPa,而氧含量升至1％-1.5％后,薄膜硬度降至30 GPa左右.其原因与晶界处形成s.Ox相有关.

关键词： PCVD TiN s.3N4 薄膜硬度氧含量

PCVD制备Ti_(1-x)Al_xN硬质薄膜的结构与硬度

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金属学报 2004年第6期40卷 669-672页

作者：马胜利徐健介万奇徐可为 M.G.J.veprek-Heijman s.veprek 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室 Ins.itute for Chemis.ry of Inorganic Materials Technical University Munich Lichtenbergst.4D-85747 Garching Munich Germany 西北工业大学凝固技术国家重点实验室

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法获得了Ti_(1-x)Al_xN硬质薄膜;考察了Al含量x及高温退火对薄膜微观结构转变过程及其硬度的影响.结果表明,制备的Ti_(1-x)Al_xN薄膜由3—10nm晶粒组成.随Al含量x增加,薄膜硬度升高,x超过0.83时... 详细信息

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法获得了Ti_(1-x)Al_xN硬质薄膜;考察了Al含量x及高温退火对薄膜微观结构转变过程及其硬度的影响.结果表明,制备的Ti_(1-x)Al_xN薄膜由3—10nm晶粒组成.随Al含量x增加,薄膜硬度升高,x超过0.83时,硬度开始急剧下降;结构分析证实x小于0.83,Ti_(1-x)Al_xN薄膜是固溶强化;x=0.83,薄膜中出现六方氨化铝相(h—AlN).热稳定性实验表明,Ti_(1-x)Al_xN薄膜的纳米结构和硬度在N_2环境下可以维持到900℃.

关键词： (Ti,A1)N硬质薄膜微观结构硬度热稳定性

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纳米Ti-s.-N薄膜的高温热稳定性

材料研究学报 2004年第6期18卷 617-622页

作者：马大衍马胜利徐可为 s.veprek 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室慕尼黑工业大学

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法在不锈钢基体上制备了Ti-s.-N硬质纳米复合薄膜,研究了s.含量对薄膜硬度的影响及高温退火对薄膜晶粒尺寸及其硬度的影响.结果表明:薄膜的硬度随着s.含量的增加有先增大后减小的趋势,最大硬度可... 详细信息

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法在不锈钢基体上制备了Ti-s.-N硬质纳米复合薄膜,研究了s.含量对薄膜硬度的影响及高温退火对薄膜晶粒尺寸及其硬度的影响.结果表明:薄膜的硬度随着s.含量的增加有先增大后减小的趋势,最大硬度可达70 GPa以上.薄膜表现出了较高的热稳定性能,对于晶粒尺寸在4 nm以下的薄膜,Ti-s.-N薄膜的纳米结构和硬度可以维持在1000℃以上.沉积态薄膜的品粒尺寸是影响薄膜再结晶温度的主要因素.薄膜的高热稳定性是由于沉积过程中发生的自发调幅分解形成了纳米复合结构,偏析使得纳米晶晶界具有强的热力学稳定性.

关键词：无机非金属材料纳米薄膜 PCVD 硬度热稳定性

纳米复合Ti-B-N薄膜的结构和摩擦学性能

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稀有金属材料与工程 2005年第10期34卷 1597-1600页

作者：马大衍马胜利徐可为刘维民 s.veprek 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 中科院兰州化物所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 慕尼黑工业大学无机材料化学研究所德国慕尼黑d85747

研究了射频等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)技术获得的Ti-B-N薄膜的组织结构和力学性能。结果发现,B元素的加入使薄膜中出现TiN纳米晶和BN非晶(nc-TiN/a-BN)的复合结构,其硬度显著高于TiN薄膜,最高可达40GPa。用球盘式摩擦磨损实验考察... 详细信息

研究了射频等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)技术获得的Ti-B-N薄膜的组织结构和力学性能。结果发现,B元素的加入使薄膜中出现TiN纳米晶和BN非晶(nc-TiN/a-BN)的复合结构,其硬度显著高于TiN薄膜,最高可达40GPa。用球盘式摩擦磨损实验考察了薄膜的磨损特性。结果表明:与TiN薄膜相比,Ti-B-N薄膜抗磨损性能有显著提高,磨损机制与TiN薄膜不同,摩擦系数较TiN稍高。

关键词： PCVD Ti-B-N薄膜硬度耐磨性

反应磁控溅射制备Ti-s.-N薄膜的摩擦磨损性能

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中国有色金属学报 2004年第8期14卷 1308-1312页

作者：马大衍马胜利徐可为 s.veprek 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049 慕尼黑工业大学无机材料化学研究所德国慕尼黑d85747

用反应磁控溅射方法,在不锈钢表面沉积Ti s. N薄膜。用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌,Ti s. N颗粒尺寸小于0.1μm,用亚微压入仪测试薄膜硬度,当硅的摩尔分数为9.6%时,薄膜硬度出现最大值47GPa。球盘式摩擦磨损结果表明,Ti s. N薄膜的... 详细信息

用反应磁控溅射方法,在不锈钢表面沉积Ti s. N薄膜。用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌,Ti s. N颗粒尺寸小于0.1μm,用亚微压入仪测试薄膜硬度,当硅的摩尔分数为9.6%时,薄膜硬度出现最大值47GPa。球盘式摩擦磨损结果表明,Ti s. N薄膜的耐磨性能明显优于TiN薄膜,加入少量硅元素后,TiN薄膜的抗磨损性能有显著提高,但Ti s. N薄膜的室温摩擦系数较高(0.6～0.8),高温下摩擦系数也仅轻微降低(550℃,0.5～0.6)。由于Ti s. N薄膜的摩擦系数可能与磨损中氧化物生成量的增加有关,常温下Ti s. N薄膜的摩擦系数随硅摩尔分数的增加而增大,而高温下Ti s. N薄膜的摩擦系数随硅含量上升而降低。

关键词： Ti—s.—N薄膜反应磁控溅射摩擦学

射频等离子体辅助化学气相沉积Ti-B-N薄膜的结构与性能

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中国有色金属学报 2004年第12期14卷 1985-1989页

作者：马胜利马青松牛新平徐可为 P Karvankova s.veprek 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049 慕尼黑工业大学无机材料化学研究所慕尼黑d85747

研究了射频等离子体辅助化学气相沉积获得的Ti B N薄膜的微观组织结构和力学性能。结果表明 :B的加入使Ti B N薄膜中出现TiN纳米晶、BN非晶和TiB2 非晶 (nc TiN/a BN/a TiB2 )的复相结构。Ti B N薄膜组织致密 ,晶粒细小 ,薄膜硬度显著... 详细信息

研究了射频等离子体辅助化学气相沉积获得的Ti B N薄膜的微观组织结构和力学性能。结果表明 :B的加入使Ti B N薄膜中出现TiN纳米晶、BN非晶和TiB2 非晶 (nc TiN/a BN/a TiB2 )的复相结构。Ti B N薄膜组织致密 ,晶粒细小 ,薄膜硬度显著提高。用球盘式磨损实验考察了薄膜的摩擦学特性。与TiN相比 ,Ti B N薄膜抗磨损性能有显著提高 ,磨损机制为微观切削与疲劳磨损共同作用。

关键词：射频等离子体辅助化学气相沿积 Ti-B-N薄膜硬度耐磨性

反应磁控溅射法制备nc-TiN/a-s._3N_4薄膜的Young's.量和内耗

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金属学报 2003年第11期39卷 1193-1196页

作者：李朝升王先平方前锋 s.veprek 李世直中国科学院固体物理研究所材料物理重点实验室 Ins.itute for Chemis.ry of Inorganic Materials Technical University Munich D-85747 Munich Germany 青岛科技大学材料与环境科学学院

利用振簧技术测量了不同退火状态下的nc-TiN/a-s.3N4超硬薄膜的Yong's.量和内耗随温度的变化关系.在280—300℃附近观察到一个弛豫内耗峰.随着退火温度的升高,该内耗峰逐渐减弱,而Young's.量变化不大.750℃退火后,该内耗峰消失,而模... 详细信息

利用振簧技术测量了不同退火状态下的nc-TiN/a-s.3N4超硬薄膜的Yong's.量和内耗随温度的变化关系.在280—300℃附近观察到一个弛豫内耗峰.随着退火温度的升高,该内耗峰逐渐减弱,而Young's.量变化不大.750℃退火后,该内耗峰消失,而模量却从未退火时的430 GPa激增至530 GPa.初步认为该内耗峰来源于非稳定界面的弛豫过程.

关键词：纳米TiN/非晶s.3N4薄膜内耗 Young’8模量非稳定界面