不同N含量下硬质Ta-Mo-Nx薄膜的机械和摩擦学性能研究
编号:881
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更新:2023-03-25 20:14:15 浏览:202次
口头报告
摘要
具有FCC-NaCl结构(B1)的三元过渡族金属氮化物薄膜已被广泛用作硬质防护材料。仅高硬度不足以防止耐磨涂层失效,高硬度通常伴随高脆性。先前的研究表明,部分三元B1过渡金属氮化物(TTMN)兼具金属键和共价键特性,在保持高硬度的同时表现出良好的延展性[1-2]。大多数研究集中于过渡金属元素种类对二元氮化物薄膜结构和性能的影响。事实上,氮含量对TM-N的电子结构也有很大影响,可以通过调节N原子含量调控二元和三元薄膜的机械性能[3-5]。在三元B1过渡金属氮化物中设计适当的氮含量可以减轻脆性并提高强度,以获得具有良好摩擦学性能的强韧性过渡族金属氮化物薄膜。本研究中,在575K的Ar/N2混合气氛中,通过磁控溅射制备了具有不同化学计量比(N/TM)和近似相等Ta/Mo的Ta-Mo-Nx薄膜。在fN (fN=N2/Ar+N2) = 10-35%的条件下,沉积薄膜的N含量(x)为0.42到0.73,Ta/Mo原子比保持在约0.44/0.56的恒定值。具有FCC固溶体结构的薄膜在宽N/TM (0.42-0.73)范围内维持结构稳定。残余压应力从0.19 GPa增加到1.6 GPa。fN=20%(x=0.59)的薄膜显示出更高的硬度(36.4 GPa)和相对较低的弹性模量(255.4 GPa),同时还表现出增强的断裂韧性和低磨损率(6.6×10-7 mm3/N*m)。在x=0.59的亚化学计量比(Ta0.44Mo0.56)Nx薄膜中,过渡金属在N亚晶格(TMN)上的反位缺陷是导致高硬度和韧性增强的原因。薄膜高的硬度和韧性使其具有低的摩擦系数和优异的耐磨损性能
稿件作者
卫宁馨
南京理工大学
李航
南京理工大学
李建亮
南京理工大学
王琦瑶
南京理工大学
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