編號：FTJS06785
篇名：調(diào)制周期對CrAlN/ZrN納米多層膜韌性的影響
作者：張文勇[1] ;孫德恩[1] ;裴晨蕊[1] ;張世宏[2] ;黃佳木[1]
關(guān)鍵詞： CrAlN/ZrN納米多層膜 磁控濺射 調(diào)制周期 硬度 韌性
機(jī)構(gòu)： [1]重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,重慶400030; [2]安徽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,安徽馬鞍山243011
摘要： 目的研究調(diào)制周期對納米多層膜性能的影響。方法采用磁控濺射方法制備了CrAlN與ZrN的固定厚度比為2.6,不同調(diào)制周期（Λ為6,8,10,20 nm）的CrAlN/ZrN納米多層膜。利用場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）表征薄膜的形貌、結(jié)構(gòu)。用Dektak150型臺階儀測薄膜表面粗糙度。用Agilent Technologies G200納米壓痕儀檢測涂層的硬度和彈性模量。用劃痕儀測薄膜/基材的結(jié)合力,同時,引入抗裂紋擴(kuò)展系數(shù)（CPR）表征納米多層膜的韌性。結(jié)果 CrAlN/ZrN納米多層膜斷面皆為穿晶柱狀結(jié)構(gòu),調(diào)制周期為20 nm時,多層膜層與層之間的界面清晰;多層膜表面呈致密的花椰菜狀,厚度均約為2μm。調(diào)制周期為8 nm時,硬度為20.4 GPa,進(jìn)一步增大調(diào)制周期,硬度下降。調(diào)制周期為8 nm的多層膜臨界載荷Lc2為18 N,CPR值為73.2,Lc2與CPR值均高于其他調(diào)制周期的多層膜。在臨界載荷Lc2處,裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致薄膜發(fā)生了嚴(yán)重的片狀剝落,露出了亮白的熱軋鋼基底,薄膜失去了保護(hù)作用。結(jié)論實(shí)驗(yàn)表明,在多層膜厚度、調(diào)制比不變的條件下,改變調(diào)制周期能夠改變多層膜的韌性。隨著調(diào)制周期的增大,韌性呈先上升、后下降的趨勢。調(diào)制周期為8 nm時,納米多層膜的硬度最高,韌性最好,綜合性能良好。
