Ti3AlN/ZrYN纳米多层膜力学性能、抗氧化及疏水性能 - 李仲博 (材料工程, 2024)
TG146.1+5; 利用物理气相沉积(PVD)技术交替沉积Ti3AlN和ZrYN纳米层,制备一系列具有不同ZrYN纳米层厚度(l)的Ti3AlN/ZrYN纳米多层膜,并通过XRD,SEM,纳米压痕仪,显微硬度计及接触角测量仪等研究不同l对Ti3AlN/ZrYN纳米多层膜力学、抗氧化以及疏水性能的影响.结果表明:当Ti3AlN和ZrYN纳米层厚度分别为10 nm和1 nm时,纳米多层膜具有高硬度(H=26.8 GPa)和优异的断裂韧度(Kf= 4.21 MPa·m1/2).硬度和断裂韧度的提高可能是因为,当l较小时,纳米层间形成良好的c-Ti3AlN/c-ZrYN共格外延结构,可以有效阻碍位错的产生和滑移.高密度的异质界面可使微裂纹发生连续偏转,有效延长裂纹扩散路径的同时消耗裂纹传播能量,从而提高断裂韧度.同时,较小的l也易于获得优异的抗氧化性能,l较小时Ti3AlN纳米层占主导地位,Al倾向于在表面形成致密的Al2O3层,阻碍氧气向薄膜内部扩散.此外,Ti3AlN/ZrYN纳米多层膜表面形成的结瘤缺陷增加表面粗糙度,使得薄膜的疏水性能得到提高,从而使其在潮湿环境中不易快速发生腐蚀.