Ar/N2气体比例对ZrN/WN纳米多层膜的结构和性能的影响

选择Zr和W的氮化物作为个体层材料,利用FJL560CI2型超高真空射频磁控与离子束联合溅射系统制备ZrN,WN及一系列的ZrN/WN多层薄膜.通过X射线衍射仪,俄歇电子能谱和纳米力学测试系统分析了该体系合成中Ar/N2气体比例对多层膜结构与机械性能的影响.结果表明:多层膜的纳米硬度值普遍高于两种个体材料混合相的硬度值;当流量比FAr:FN2=5时W2N的(111)峰加强并出现(200)峰,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、应力、弹性模量以及膜基结合性能均达到最佳效果.

ZrN/WN纳米多层膜的结构与性能研究

选择锆和钨的氮化物作为个体层材料,利用超高真空射频磁控溅射系统制备ZrN、WN及一系列的ZrN/WN多层薄膜。通过XRD,SEM和纳米力学测试系统分析了该体系合成中调制周期与ZrN、WN单层厚度比例(tZrN/tWN)对多层膜结构与机械性能的影响。结果表明:大部分多层膜的纳米硬度与弹性模量值都高于两种个体材料硬度的平均值;当调制周期Λ=30nm,tZrN∶tWN=2∶3时,结晶出现多元化,多层膜体系的硬度、应力以及弹性模量均达到最佳效果。多层膜的机械性能改善明显与其多层结构和多晶结构有直接的联系。

N_2分压对ZrN/WN纳米多层膜缺陷性质与力学性能的影响

利用射频磁控溅射系统在不同N2分压的条件下,制备了一系列ZrN/WN纳米多层膜.借助慢正电子湮没技术分析了样品的缺陷性质,采用纳米压痕仪研究了多层膜的力学性能.结果发现:N2分压为0.4Pa的多层膜具有最小的空位型缺陷浓度,其中心层和膜基结合层的平均S参数分别为0.4402和0.4641,而较低或较高的N2分压都可能导致空位型缺陷浓度的增加.随着空位型缺陷浓度的减小,多层膜的硬度和临界载荷增大.对于空位型缺陷浓度最小的多层膜,其硬度和临界载荷达到最大值,分别为34.8GPa和100mN,说明较低的缺陷浓度有利于提高多层膜的力学性能.