金属学报  2006, Vol. 42 Issue (2): 172-176

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新型Ti-Si-C-N纳米复合超硬薄膜的高温热稳定性

郭岩;畅庚榕;吴贵智;马胜利;徐可为

西安交通大学材料学院国家重点实验室

Thermal Stability of A Novel Ti-Si-C-N Superhard Nanocomposite Coating at Elevated Temperature

Yan Guo

西安交通大学材料学院国家重点实验室

郭岩; 畅庚榕; 吴贵智; 马胜利; 徐可为 . 新型Ti-Si-C-N纳米复合超硬薄膜的高温热稳定性[J]. 金属学报, 2006, 42(2): 172-176 .
, , , , . Thermal Stability of A Novel Ti-Si-C-N Superhard Nanocomposite Coating at Elevated Temperature[J]. Acta Metall Sin, 2006, 42(2): 172-176 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(481 KB)   摘要: 用脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)方法在高速钢基体上沉积出新型Ti-Si-C-N超硬薄膜. Ti-Si-C-N薄膜为纳米晶/非晶复合结构(nc-Ti(C, N)/a-Si3N4/a-C-C), 当薄膜中Si和C含量较高时, Ti(C, N)转变为TiC, 晶粒尺寸减小到2-4 nm. 薄膜晶粒尺寸和硬度的高温热稳定性均随沉积态薄膜中的原始晶粒尺寸减小而提高, 当原始晶粒尺寸在8-10 nm之间时, 晶粒尺寸和硬度热稳定性可达900℃; 当原始晶粒尺寸在2-4 nm之间时, 晶粒尺寸和硬度热稳定性可达1000℃. 薄膜硬度和晶粒尺寸表现出同步的高温热稳定性. 分析认为由调幅分解形成的纳米复合结构中的非晶相强烈地抑制晶界滑移与晶粒长大, 从而使Ti-Si-C-N薄膜的热稳定性显著提高. 关键词 ： Ti-Si-C-N,  晶粒尺寸,  显微硬度     Abstract：Superhard nanocomposite Ti-Si-C-N coatings were deposited on substrate of high speed steel using an industrial pulsed d.c. plasma chemical vapor deposition set-up. Dependence of Si and C contents and annealing at elevated temperatures on the microstructure and hardness of Ti-Si-C-N coatings were investigated. Detailed microstructure examined by means of X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and transmission electron microscopy (TEM) suggested that the Ti-Si-C-N coatings was a nanocomposite structure composed of nanocrystalline Ti(C,N) and amorphous carbon and Si3N4. And the crystalline size and microhardness of coatings showed high thermal stability even at 1000° C when Si and C contents were higher of 12.1 at.% Si, 32.9 at.% C. The possible origin of high thermal stability of superhard nanocomposite Ti-Si-C-N coatings is explained by spinodal decomposition that occurs during deposition. Key words： superhard nanocomposite coatings    crystallite size    microhardness    thermal stability    Ti-Si-C-N 收稿日期: 2005-05-20      ZTFLH:  TG174.44   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 郭岩 畅庚榕 吴贵智 马胜利 徐可为 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2006/V42/I2/172 [1] Ma S L, Xu K W, Jie W Q. J Vac Sci Technol, 2004; B22: 1694 [2] Veprek S, Reiprik S, Li S Z. Appl Phys Lett, 1995; 66: 2640 [3] Ma Q S, Ma S L, Xu K W. J Vac Sci Technol, 2005; A23(1): 12 [4] Ma S L, Xu K W. Acta Metall Sin, 2004; 40: 669(马胜利，徐可为．金属学报，2004；40：669) [5] Ma S L, Xu K W. Chin J Nonfer Met, 2000; 10: 489(马胜利，徐可为．中国有色金属学报，2000；10：489) [6] Jeon J H, Choi S R, Chung W S, Kim K H. Surf Coat Technol, 2004; 188-189: 415 [7] Kuo D H, Liao W C. Appl Surf Sci, 2002; 199: 278 [8] Ma D Y. PhD Thesis, Xi'an Jiaotong University, 2005(马大衍．西安交通大学博士学位论文，2005) [9] Veprek S, Niederhofer A, Moto K, Botom T, Mannling H D, Nesladek P, Dollinger G. Surf Coat Technol, 2000; 133-134: 152 [10] Ma S L, Prochazka J, Karvankova P, Ma Q S, Niu X P, Ma D Y, Xu K W. Surf Coat Technol, 2005; 194: 143 [11] Kuo D H, Huang K W. Thin Solid Films, 2001; 394: 81 [12] Kuo D H, Liao W C. Thin Solid Films, 2002; 419: 11 [13] Guo Y, Chang G R, Ma S L, Xu K W. Acta Metall Sin, 2005; 41: 985(郭岩，畅庚榕，马胜利，徐可为．金属学报，2005；41：985) [14] Kim K H, Choi S R, Yoon S Y. Surf Coat Technol, 2002; 298: 243 [15] Veprek S, Haussmann M, Reiprich S, Dian J, Li S Z. Surf Coat Technol, 1996; 86/87: 394 [16] Ma D Y, Ma S L, Xu K W. Chin J Mater Res, 2004; 18: 617(马大衍，马胜利，徐可为．材料研究学报，2004；18：617) [17] Mannling H D, Patil D S, Moto K, Jilek M, Veprek S. Surf Coat Technol, 2001; 146-147: 263 [18] Veprek S, Veprek H, Maritza G J, Karvankova P. Thin Solid Films, 2005; 476: 1Z [1] 李福林, 付锐, 白云瑞, 孟令超, 谭海兵, 钟燕, 田伟, 杜金辉, 田志凌. 初始晶粒尺寸和强化相对GH4096高温合金热变形行为和再结晶的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 855-870. [2] 梁琛, 王小娟, 王海鹏. 快速凝固Ti-Al-Nb合金B2相形成机制与显微力学性能[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1169-1178. [3] 原家华, 张秋红, 王金亮, 王灵禺, 王晨充, 徐伟. 磁场与晶粒尺寸协同作用对马氏体形核及变体选择的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(12): 1570-1580. [4] 李晓倩, 王富国, 梁爱民. 喷涂工艺对Ta2O5原位复合钽基纳米晶涂层微观结构及摩擦磨损性能的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(2): 237-246. [5] 张守清, 胡小锋, 杜瑜宾, 姜海昌, 庞辉勇, 戎利建. 海洋平台用Ni-Cr-Mo-B超厚钢板的截面效应[J]. 金属学报, 2020, 56(9): 1227-1238. [6] 许占一, 沙玉辉, 张芳, 章华兵, 李国保, 储双杰, 左良. 取向硅钢二次再结晶过程中的取向选择行为[J]. 金属学报, 2020, 56(8): 1067-1074. [7] 和淑文, 王鸣华, 白琴, 夏爽, 周邦新. WC-TiC-TaC-Co硬质合金中TaC含量对其显微组织和力学性能的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 1015-1024. [8] 邓聪坤,江鸿翔,赵九洲,何杰,赵雷. Ag-Ni偏晶合金凝固过程研究[J]. 金属学报, 2020, 56(2): 212-220. [9] 华涵钰,谢君,舒德龙,侯桂臣,盛乃成,于金江,崔传勇,孙晓峰,周亦胄. W含量对一种高W镍基高温合金显微组织的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(2): 161-170. [10] 刘海霞, 陈金豪, 陈杰, 刘光磊. NaCl溶液腐蚀后304不锈钢的射流空蚀特征[J]. 金属学报, 2020, 56(10): 1377-1385. [11] 李鑫,董月成,淡振华,常辉,方志刚,郭艳华. 等通道角挤压制备超细晶纯Ti的腐蚀性能研究[J]. 金属学报, 2019, 55(8): 967-975. [12] 翟斌, 周凯, 吕鹏, 王海鹏. 自由落体条件下Ti-6Al-4V合金微液滴的快速凝固研究[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 824-830. [13] 梅益, 孙全龙, 喻丽华, 王传荣, 肖华强. 基于GA-ELM的铝合金压铸件晶粒尺寸预测[J]. 金属学报, 2017, 53(9): 1125-1132. [14] 陈占兴,丁宏升,刘石球,陈瑞润,郭景杰,傅恒志. 直流电流对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织和性能的影响[J]. 金属学报, 2017, 53(5): 583-591. [15] 张明, 刘国权, 胡本芙. 镍基粉末高温合金热加工变形过程中显微组织不稳定性对热塑性的影响[J]. 金属学报, 2017, 53(11): 1469-1477. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed