Структура и механические свойства магнетронного распыления Zr-Ti-Cu-n фильмы
J Музиль
,
,R Daniel
Факультет физики, Университет Западной Богемии, Univerzitní 22, 306 14 Пльзень, Чехия
http://dx.doi.org/10.1016/S0257-8972 (02) 00819-8 , как цитировать или ссылаться Использование DOI
Разрешения и переиздания
Абстрактный
В статье представлен подробный анализ структуры твердости отношений в Zr-Cu-N и Zr-Ti-Cu-N пленок с низким и высоким содержанием Ti. Эти фильмы были распылением хранение использованием постоянного тока несбалансированный магнетрон оснащен состоят цели, то есть круглой пластины диаметром 100 мм изготовлена из ZrCu (90/10 в.%) Сплавов с Ti (99,5%), фиксирующее кольцо. Использование кольца Ti крепления двух внутренних диаметров (70 или 50 мм) дает возможность подготовить Zr-Ti-Cu-N пленок с различным содержанием Ti, примерно с 15 или 50 ат.%, Соответственно. Свойства Zr-Ti-Cu-N пленки по сравнению с теми Zr-Cu-N фильмы реактивно выбиваются из той же магнетрон, но оснащен ZrCu (90/10 в.%) Мишени в смеси аргона и азота при общем давлении р T = р Ar + с N 2 = 0,7 Па Было установлено, что (я) наноструктурные Zr-Cu-N и Zr-Ti-Cu-N фильмы могут образовывать сверхтвердых материалов с твердостью H превышает 40 ГПа , (II) существует сильная корреляция между структурой и твердостью фильмов, (III) фильмы с максимальной твердостью H макс состоят из смеси зерен различных ориентаций кристаллографических и (IV), нет никакой корреляции между H макс фильмов сверхтвердых, их стехиометрии х = N / (Zr + Ti) и Ti содержание в фильме.
Ключевые слова
Zr-Ti-Cu-N фильмов ;
Структура ;
Сверхтвердость ;
Механические свойства ;
Магнетронного распыления
1. Введение
Наноструктурные материалы представляют собой новое поколение материалов. Они состоят из зерна менее 100 нм, которые иногда окруженные аморфной фазы. Эти материалы, в связи с более значительную роль приграничных регионов вокруг отдельных зерен, особенно для очень маленьких (⩽ 10 нм) зерна, ведут себя очень иначе по сравнению с обычными материалами с зерном более 100 нм и обладают совершенно новыми свойствами. Новые уникальные свойства наноструктурных покрытий являются основной движущей силой стимулирования развития этих материалов, а также исследования физических явлений, которые несут ответственность за эти новые свойства, см., например, некоторые из недавних обзорных статьях [1] , [2] , [3] , [4] , [5] , [6] , [7] , [8] , [9] , [10] , [11] ,[12] и [13] .
В последние годы огромное внимание было посвящено главным образом сверхрешетки покрытий [3] и нанокомпозитных покрытий [7] , [8] и [9] . Улучшенные свойства этих покрытий может быть относительно легко объяснить либо очень небольшой период сверхрешетки в диапазоне примерно от 3 до 10 нм в СР покрытия или сосуществование двух или более фаз, из которых по крайней мере одно является нанокристаллической, в нанокомпозитных покрытиями. Есть, однако, много других наноструктурных материалов, которые характеризуются только одной фазы и в котором явлений, ответственных за улучшенные свойства пока неизвестны. Эти однофазные наноструктурных материалов может содержать либо очень мал (<10 ат.%) Количества второго элемента, такие как, например, Zr (Cu) N х фильмов [14] или Zr-Ni-N фильмы [ 15] , или больших (> 10 ат.%) количества второго элемента, такие как, например, Cr-Ni-N [16] . Мы считаем, что в этих случаях расширение микротвердости жесткий наноструктурированных нитриды на основе сплавов можно объяснить дисперсионного твердения. Некоторые недавние эксперименты уже подтверждают справедливость этой гипотезы, см., например, Ref. [17] .
В настоящее время остается открытым вопрос, как объяснить улучшенных свойств сверхтвердых фильмов, которые образованы одним нанокристаллической фазе. Таким образом, эта статья посвящена исследованию Zr-Ti-Cu-N фильмы, которые являются типичными представителями жестких однофазных наноструктурированных нитриды на основе твердых растворов. В нем сообщается о структуре твердости отношений в Zr-Ti-Cu-N пленок с низкой (~ 15 ат.%) И высокой (~ 50 ат.%) Ti содержание. Основной целью данной работы является (я), чтобы продемонстрировать, что Zr-Ti-Cu-N фильмы могут образовывать сверхтвердых материалов с твердостью H > 40 ГПа, и (II) для изучения их структуры и механических свойств.