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磁控溅射(Ti,N)/Al纳米复合薄膜的微结构和力学性能
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013.2.2
  • 页码:285-290
  • 分类:TB383[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]上海交通大学,金属基复合材料国家重点实验室,上海200240, [2]上海海事大学,海洋材料科学与工程研究院,上海201306
  • 相关基金:重点基础研究发展计划(批准号:2012CB619601)和国家自然科学基金(批准号:51071104)资助的课题.
  • 相关项目:两相纳米结构超硬薄膜的强化机制
中文摘要:

采用Al和TiN靶通过磁控共溅射方法,制备了一系列Ti:N≈1的不同(Ti, N)含量的铝基纳米复合薄膜,利用X射线能量分散谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜和纳米力学探针表征了薄膜的成分、微结构和力学性能,研究了(Ti, N)含量对复合薄膜微结构和力学性能的影响.结果表明:Ti, N原子的共同加入使复合薄膜形成了同时具有置换固溶和间隙固溶特征的“双超过饱和固溶体”,薄膜的晶粒随着溶质含量的增加逐步纳米化,并进一步形成非晶结构,晶界区域形成溶质原子的富集区.相应地,复合薄膜的硬度在含1.8 at.%(Ti, N)时就可迅速提高到3.9 GPa;随着TiN含量的增加,薄膜的硬度进一步提高到含17.1 at.%(Ti, N)时的8.8 GPa.以上结果显示出Ti和N“双超过饱和固溶”对Al薄膜极其显著的强化效果.

英文摘要:

A series of aluminum matrix nanocomposite films are synthesized by magnetron sputtering of Al and TiN targets. The com-position, microstructure and mechanical property of the composite film are characterized by energy dispersive spectroscopic, X-ray diffraction, transmission electron microscope and nanoindenter. The influences of (Ti, N) content of supersaturated solute Ti,N atoms on the microstructure and mechanical property of the composite films are investigated. The results reveal that the composite film with adding Ti,N atoms together forms a dual-supersaturated solid solution exhibiting both features of substitutional and interstitial solid solution. Higher solute content induced gradual evolutions of nanocrystallization and amorphization of grains in film and solute en-richment occured at the grain boundaries. Correspondingly, the composite film containing 1.8 at.%(Ti, N) can rapidly reach a hardness of 3.9 GPa, and further increasing TiN content to 17.1 at%(Ti, N) the film hardness achieves 8.8 GPa demonstrating the significant strengthening effect of dual-supersaturation of Ti and N on aluminum film.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876