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TiN/SiO2纳米多层膜的晶体生长与超硬效应

魏 仑 梅芳华 邵 楠 李戈扬 李建国

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TiN/SiO2纳米多层膜的晶体生长与超硬效应

魏 仑, 梅芳华, 邵 楠, 李戈扬, 李建国

Study on the growth and superhardness of TiN/SiO22 nanomultilayers

Wei Lun, Mei Fang-Hua, Shao Nan, Li Ge-Yang, Li Jian-Guo
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  • 高硬度的含氧化物纳米多层膜在工具涂层上具有重要的应用价值.研究了TiN/SiO22纳米多 层膜的晶体生长特征和超硬效应.一系列具有不同SiO22和TiN调制层厚的纳米多 层膜采用多 靶磁控溅射法制备;采用x射线衍射、x射线能量色散谱、高分辨电子显微镜和微力学探针表 征了多层膜的微结构和力学性能.结果表明,虽然以单层膜形式存在的TiN和SiO22分别形成 纳米晶和非晶结构,它们组成多层膜时会因晶体生长的互促效应而呈现共格外延生长的结构 特
    Superhard and oxide-composed multilayers are promising coatings for tools working under extreme conditions. In this paper, TiN/SiO22 nanomultilayers with vari ous individual SiO22 and TiN layer thicknesses have been prepared by multi-tar gets magnetron sputtering method. The growth structure and mechanical properties of the films have been studied by x-ray diffraction, energy dispersive x-ray spectrometry, high-resolution transmission electron microscope and nanoindenter. It reveals that although SiO22 and TiN monolithic films form amorp hous and nanocrystalline structures, respectively, the TiN/SiO22 multilayers exhibit coherent epitaxial growth due to the mutual growth-promoting effect. At small Si O22 layer thickness (~1nm) S iO22 layers transform into amorphous structure and block the coherent growth of multilayers, and then the hardness and elastic modulus of the multilayers decre ase gradually with increasing SiO22 layer thickness. On the other han d, the cha nging of TiN layer thickness shows a relatively small effect on the growth struc ture and mechanical properties of the nanomultilayers.
    • 基金项目: 上海市纳米技术专项基金(批准号:0325nm084)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2004-07-02
  • 修回日期:  2004-08-31
  • 刊出日期:  2005-02-05

TiN/SiO2纳米多层膜的晶体生长与超硬效应

  • 1. 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海 200030
    基金项目: 

    上海市纳米技术专项基金(批准号:0325nm084)资助的课题.

摘要: 高硬度的含氧化物纳米多层膜在工具涂层上具有重要的应用价值.研究了TiN/SiO22纳米多 层膜的晶体生长特征和超硬效应.一系列具有不同SiO22和TiN调制层厚的纳米多 层膜采用多 靶磁控溅射法制备;采用x射线衍射、x射线能量色散谱、高分辨电子显微镜和微力学探针表 征了多层膜的微结构和力学性能.结果表明,虽然以单层膜形式存在的TiN和SiO22分别形成 纳米晶和非晶结构,它们组成多层膜时会因晶体生长的互促效应而呈现共格外延生长的结构 特

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