两相纳米结构超硬薄膜的强化机制

由两相陶瓷组成的纳米多层膜和纳米复合膜可获得仅次于金刚石薄膜的高硬度，材料设计的多样化带来的性能可裁剪性使它们在表面涂层领域有广阔的应用前景，而这类两相纳米材料通过微结构设计获得高硬度的强化机制更具理论研究价值。.针对现有诸多强化机制难以解释以两相陶瓷组成的纳米多层膜和纳米复合膜超硬效应的现状。项目选取同为NaCl结构且具不同晶格常数的氮化物和碳化物，设计、制备不同调制结构的多个系列纳米多层膜，从实验研究和理论分析两方面探索调制层在不同共格应力作用下形成共格生长规律以及调制层模量和硬度在共格应变下的变化规律 ，建立纳米多层膜因共格应变导致调制层性质变化的强化机制，提出高硬度薄膜的设计准则。进一步通过揭示纳米复合膜中两相共格的特征以及纳米晶体相在三维共格应变下性质改变的规律，建立三维结构纳米复合膜的强化机制。

在研究高质量无氢碳化物的获得技术，碳化物结晶条件对纳米多层膜结构和超硬效应影响的基础上，进一步研究了TiC和VC与多种晶体、非晶、多相结构共存以及与碳化物产生界面反应的多个体系纳米多层膜。揭示了各类纳米多层膜获得超硬效应的原因，提出了三类不同结构组合（立方/立方、立方/六方和晶体/非晶）纳米多层膜获得超硬效应的调制结构设计图。.在三维结构的纳米复合膜方面，指出德国科学家Veprek提出的三维结构纳米复合膜微结构模型（即nc-TiN/a-Si3N4）的错误，以及所称在该复合膜中获得了超过金刚石硬度（>100GPa）的错误。.项目发表论文12篇，国际国内会议邀请报告3次。