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Ti-B-C-N纳米复合薄膜结构及力学性能研究

罗庆洪 陆永浩 娄艳芝

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Ti-B-C-N纳米复合薄膜结构及力学性能研究

罗庆洪, 陆永浩, 娄艳芝

Microstructure and mechanical properties of Ti-B-C-N nanocomposite coatings

Luo Qing-Hong, Lu Yong-Hao, Lou Yan-Zhi
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  • 利用反应磁控溅射方法在单晶硅和高速钢(W18Cr4V)基片上制备出不同C含量Ti-B-C-N纳米复合薄膜. 使用X射线衍射和高分辨透射电子显微镜研究了Ti-B-C-N纳米复合薄膜的组织和微观结构,用纳米压痕仪测试了它们的硬度和弹性模量. 结果表明,利用往真空室通入C2H2气体的方法制备得到的Ti-B-C-N纳米复合薄膜中,在所研究成分范围内只发现TiN基的纳米晶. 当C2H2流量较小时,C元素的加入可以促进Ti-B-C
    Ti-B-C-N nanocomposite coatings with different C quantities are deposited on Si(100) and high speed steel (W18Cr4V) substrates by the closed-field unbalanced reactive magnetron sputtering in the mixture of argon, nitrogen and acetylene gases. The microstructures of Ti-B-C-N nanocomposite coatings are characterized by X-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscopy; while the nanohardness and elastic modulus values are measured by the nano-indention method. The results indicate that in the studied composition range, the deposited Ti-B-C-N nanocomposite coatings are found still only in the TiN base nanocrystalline. When the C2H2 flux is small, adding C can promote crystallization of Ti-B-C-N nanocomposite coatings, and the grain can be increased to improve the mechanical properties, when the grain size of about 6 nm (C2H2 flux rate 2 cm3/min), hardness, elastic modulus and fracture toughness of Ti-B-C-N nanocomposite coatings achieve the maximum, respectively, 35.7 GPa, 363.1 GPa and 2.46 MPa m1/2; the further increase of the C content of Ti-B-C-N nanocomposite coating can reduce mechanical properties of coating dramatically.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号.50871018)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-07-19
  • 修回日期:  2011-01-28
  • 刊出日期:  2011-04-05

Ti-B-C-N纳米复合薄膜结构及力学性能研究

  • 1. 北京航空材料研究院, 北京 100095;
  • 2. 北京科技大学材料物理与化学系, 北京 100083
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号.50871018)资助的课题.

摘要: 利用反应磁控溅射方法在单晶硅和高速钢(W18Cr4V)基片上制备出不同C含量Ti-B-C-N纳米复合薄膜. 使用X射线衍射和高分辨透射电子显微镜研究了Ti-B-C-N纳米复合薄膜的组织和微观结构,用纳米压痕仪测试了它们的硬度和弹性模量. 结果表明,利用往真空室通入C2H2气体的方法制备得到的Ti-B-C-N纳米复合薄膜中,在所研究成分范围内只发现TiN基的纳米晶. 当C2H2流量较小时,C元素的加入可以促进Ti-B-C

English Abstract

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