超硬纳米多层膜的微观设计以及高温稳定性研究

利用离子束辅助沉积和磁控溅射方法合成以锆、钨的氮化物和硼化物，以及硬碳薄膜等为单质材料的具有纳米周期的纳米多层膜体系。通过两种不同结构、高熔点、晶格常数接近的纳米薄膜的周期交替生长，使单质膜周期性重新形核，达到抑制单质膜中缺陷和柱状晶的移动和长大，阻止原子的相互扩散和高温融合，降低界面能，缓解内应力，使纳米多层膜体系的硬度和耐磨性明显优于单质薄膜材料，而且使其结构和性能在高温环境下保持稳定。通过研究结构和性能的关系，从理论上理解多层膜体系的硬度在高温下稳定的机理。.目前具有高硬度的纳米多层膜涂层的新型工具研发已引起世人的瞩目，特别是对其高温稳定性研究是未来新型工具涂层的必备条件，因为将来的切削过程不仅要求有高的切削率和使用寿命，更重要的是要尽量减少或禁止使用冷却剂和润滑剂以防止污染，这会使工具表层在切削中经历极高的温度。因此研究高温稳定的超硬纳米多层膜具有十分重要的科学意义和应用前景。