含过渡金属氮化物的纳米多层薄膜增韧的研究进展

过渡金属氮化物（transition metal nitrides, TMNs）因具有硬度高、热稳定性好等特点,被作为一种硬质纳米多层薄膜在工程领域得到广泛使用。但TMNs低的韧性限制了其作为纳米多层薄膜在先进制造领域的发展。如何在保持高硬度的前提下增加薄膜的韧性,成为超硬薄膜面临的新挑战。综述了TMNs纳米多层薄膜的增韧研究进展,包括TMNs薄膜传统的增韧方法（延性相增韧、相变增韧、压应力增韧、结构优化增韧）以及通过提高价电子浓度来增强硬质陶瓷薄膜韧性的可行途径;并提出通过合理的化学成分、宏观结构（衬底约束）和微观结构（原子有序）的设计,可以获得超硬和超韧的超晶格TMNs薄膜。     

V掺杂对类金刚石薄膜性能的影响

通过磁控溅射的方法,使用石墨靶、V靶复合拼接靶,以氩气作为辅助气体,成功制备了不同原子分数的V掺杂类金刚石薄膜。采用拉曼光谱仪、电子探针X射线显微分析仪、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、纳米压痕仪、薄膜应力仪、往复摩擦磨损试验机等设备研究了V掺杂对类金刚石薄膜微观结构、力学性能、摩擦学性能的影响。结果表明,V掺杂提高了类金刚石薄膜的力学性能,当薄膜中V的原子分数为54.28%时,薄膜的硬度和弹性模量分别为14.1 GPa和147.6 GPa。掺杂V后,薄膜中生成了V₂O₅,降低了薄膜的耐磨性能。这主要是因为V促进了sp³杂化C数量的增加,并且在摩擦过程中,薄膜中的sp³杂化C的数量进一步增加,导致其硬度升高,耐磨性能下降。