开发高强度和高韧性的过渡族金属氮化物薄膜在耐磨防护膜层领域具有重要意义。由强(例如Ti、Cr、Ta)和弱/非(例如Ag、Cu、Ni)氮化物形成的金属元素组成三元过渡金属氮化物硬韧薄膜具有很强的应用潜力[1]。事实上，几乎不可能形成Ag/Cu/Ni的氮化物，需要较大的正生成焓(AgN₃的Δf_H=73.8kcal/mol，Ag₃N为43.6 kcal/mol，CuN₃为66.7 kcal/mol，Cu₃N为17.8 kcal/mol，Ni₃N为0.2 kcal/mol）[2]。难溶元素原子在氮化物基体中的固体溶解度极为有限[3]，薄膜通常显示出具有硬质相和延展性相的纳米复合结构，断裂韧性的提高是由于裂纹尖端周围应变场的松弛以及韧性相韧带对裂纹的屈服和桥接。此外，具有润滑的延展相可以改善摩擦学性能[4]，但高含量恶化了薄膜硬度和耐磨性[5]。在本研究中，采用磁控溅射制备了0-34 at.% Ag原子的TaN-Ag薄膜，研究了它们的微观结构、力学性能和摩擦学性能。掺入少量溶质银原子(1.2 at.%)能形成固溶体TaN-Ag薄膜，固溶体薄膜具有更高的硬度(36.1 GPa)和韧性(1.48 MPa*m^1/2)。溶质Ag原子对力学性能的提高主要归因于微观结构中晶粒的细化，以及电子结构中高强度金属特性的增加。此外，由于溶质Ag激活的Ag₂O和AgTaO₃的润滑相，以及较高H/E提供的高变形阻力，薄膜获得了更低的磨损率(4.1×10^-7 mm³/N*m)和摩擦系数(0.17)。在高Ag含量(>4.2 at.%)时，TaN-Ag固溶体结构被破坏，形成的软Ag相导致机械性能恶化，并导致耐磨性能下降。
 

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