TiN/CrN多层薄膜的微观结构与力学性能（英文）

靳巧玲^1,2，王海斗²，李国禄¹，张建军¹，刘金娜^2,3

1. 河北工业大学2. 装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室3. 哈尔滨工程大学

摘 要：为了研究TiN/CrN多层薄膜微观结构与力学性能的关系,采用磁控溅射技术制备了TiN、CrN单层薄膜和3种不同调制周期的TiN/CrN多层薄膜。通过原子力显微镜和X射线衍射仪分析了膜的表面形貌和相结构。使用纳米压痕仪测试薄膜的硬度和压入塑性,用曲率法测定薄膜的残余应力。结果表明,TiN/CrN的多层薄膜是由TiN和Cr₂N两相组成,随着调制周期的增大,TiN层与CrN层之间的界面区域变小,界面平滑且明显。力学性能方面,多层薄膜的硬度和压入塑性比单层膜好,并且多层薄膜随调制周期的减小,硬度和压入塑性增大,残余应力随周期的增加而逐渐增大。综上可见,TiN/CrN多层薄膜的力学性能的改善取决于界面区域的大小和形貌,即调制周期。该结论与Hall-Petch理论相吻合。

关键词：TiN/CrN多层薄膜;显微结构;力学性能;调制周期;残余应力;