成果基本情况
成果名称 高温稳定的超硬纳米多层膜的设计、合成与应用
关键词 超高真空磁控溅射技术,ZrB2,TiB2
第一完成单位 天津师范大学
成果参与单位 天津师范大学
成果应用行业 科学研究、技术服务和地质勘查业,
所属高新技术领域 新材料技术,
所属战略性新兴产业 新材料,
成果属性 原始创新,
成果成熟度 实验室阶段
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成果简介 利用超高真空磁控溅射技术,制备出ZrB2或TiB2 与ZrAlN、TiAlN、WN、AlN等氮化物交替生长的纳米多层膜;研究使其力学和机械性能明显优于单质薄膜,且结构和性能在高温下保持稳定的制备工艺和合理材料选配;研究工艺参数和结构特征对纳米多层膜的实际性能的控制规律。 该课题利用直流和射频磁控溅射技术,以及离子束辅助沉积技术完成了以锆、钨、钛、铬、钽、铌、钒等过渡金属氮化物、碳化物、硼化物(包括锆铝合金氮化物)等为主要单质薄膜之间合适匹配的纳米多层膜体系的设计合成工作。对于过渡金属硼化物和碳化物的合成,直接使用了复合靶;对于过渡金属氮化物的合成。利用高角度XRD对各个系列的纳米多层膜进行了结晶取向和织构情况分析;低角度XRD对单质膜厚度和多层膜周期进行了测定和计算;利用高分辨SEM对纳米多层膜体系中单质膜厚度和多层膜周期进行了直接测定;利用AES和XPS对于纳米多层膜体系中元素含量、组分、化学态、元素沿深度分布、界面原子混合等信息进行了分析。该项目研究的纳米多层强化涂层不受以往的单一表面强化涂层的限制,未来的应用远景将十分乐观。
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