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该文对Me-Si-N纳米晶复合膜的制备技术及其超硬机理进行了研究.在采用双靶溅射法(简称双靶法)制备Ti-Si-N复合膜的基础上,为了提高薄膜的制备效率,设计并研究了一种制备复合膜的新工艺-双反应气体溅射法(简称双气源法)以制备Ti-Si-N复合膜.为了验证双气源法制备超硬复合膜的可行性,进一步采用该新方法制备了(Ti,Al)-Si-N和Nb-Si-N复合膜.采用XRD、XPS、TEM、HRTEM、AES、AFM和微力学探针等手段表征了Me-Si-N复合膜(Me为Ti、(Ti,Al)和Nb)的微结构和力学性能,研究了MeN陶瓷的硬度和晶体结构参数对复合膜力学性能的影响,探讨了复合膜的强化原因.为了深入地揭示Me-Si-N复合膜的强化机制,采用多层膜的方法对Me-Si-N纳米晶复合膜中Si<,3>N<,4>界面相的存在方式、薄膜的界面结构及其对复合薄膜力学性能的影响等进行了研究,并探讨了纳米晶复合膜的强化机制.在纳米多层膜强化机制分析的基础上提出了纳米晶复合膜的强化理论,并从理论上对Me-Si-N复合膜体系的硬度增量进行了预测.主要结论如下:1 研究了双靶法和双气源法两种方法分别制备的Ti-Si-N复合膜的微结构和力学性能.2 研究了Ti-Si-N、(Ti,Al)-Si-N和Nb-Si-N纳米晶复合膜的微结构和力学性能,分析了MeN陶瓷的硬度以及体系晶格错配度等对复合膜硬度的影响.3 研究了基片温度对纳米晶复合膜的微结构和力学性能的影响.4 为了揭示Me-Si-N复合膜的强化机理,设计并制备了不同TiN和Si<,3>N<,4>层厚的多层膜,研究了不同层厚下Si<,3>N<,4>的存在形式、薄膜的界面结构及其对薄膜力学性能的影响.5 在多层膜模拟研究的基础上,比较了Ti-Si-N三元系复合膜和多层膜的微结构和力学性能,并从薄膜生长的动力学理论对Si<,3>N<,4>界面相的生长进行了分析.6 在分析纳米多层膜的强化理论―界面交变应力场理论和模量差异模型的基础上,对纳米晶复合膜的强化理论进行了分析,从理论上对Me-Si-N复合膜的最大硬度增量进行了预测.