WCxNy、NbCxNy、TiC/α-C：H纳米复合薄膜材料的微观结构及力学性能研究

论文摘要

在过去几十年中,超硬薄膜材料由于在工业方面的广泛运用而得到迅速发展。对薄膜材料的研究也逐渐深入,从最初的一元金刚石薄膜,到二元硬质氮化物/碳化物,再到三元Me-X-N（Me代表过渡金属,X代表非金属,N为氮元素）体系,人们设计、合成出的薄膜材料的性能越来越优异。从只有力学优势的单一性能薄膜到具有光、电、力、热复合优势的多性能薄膜,这些都要求薄膜的微观结构具有较高的可控与可重复性,也对薄膜形成机制的研究提出了更高的要求。本论文立足于前人的研究成果,对三元Me-X-N体系薄膜的结构和性能进行了深入系统的研究,重点关注于薄膜的织构行为、相变机制和力学性能。通过对W-C-N,Nb-C-N及Ti-C-H三种薄膜材料的结构和性能的研究,探寻到具有优异力学性能的α-WC薄膜的低温合成方法;探讨了纳米复合薄膜的织构和相变机制及其与力学性能之间的联系;发现并解释了尺寸效应对薄膜织构行为的影响;提出了与织构相关的纳米复合薄膜的结构演变模型。本论文的研究对薄膜的结构控制、设计思路和合成方法都提供了很好的借鉴作用。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 薄膜生长
• 1.2.1 薄膜的生长模式
• 1.2.2 多晶薄膜的组织结构
• 1.3 薄膜的织构与相变
• 1.3.1 薄膜的织构
• 1.3.2 薄膜的相变
• 1.4 纳米复合薄膜的微观结构
• 1.5 薄膜的力学性能
• 1.5.1 共价成键致硬超硬薄膜
• 1.5.2 粒子轰击致硬超硬薄膜
• 1.5.3 异相界面致硬超硬薄膜
• 1.6 本论文的选题依据和研究内容
• 1.7 本章小结
• 参考文献
• 第2章 样品的制备与表征
• 2.1 前言
• 2.2 磁控溅射工作原理
• 2.3 实验装置
• 2.3.1 磁控溅射设备
• 2.3.2 真空退火设备
• 2.4 样品制备
• 2.5 表征方法
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 第3章 氮掺杂对碳化钨薄膜的微观结构及力学性能的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验条件
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 成分与微观结构
• 3.3.2 力学性能
• 3.4 讨论
• 3.4.1 氮掺杂对薄膜择优生长的影响
• 3.4.2 氮掺杂对薄膜相结构的影响
• 3.4.3 氮掺杂对薄膜力学性能的影响
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• xN_y薄膜的织构、相变及力学性能'>第4章 WC_xN_y薄膜的织构、相变及力学性能
• 4.1 前言
• 4.2 实验条件
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 成分与微观结构
• 4.3.2 织构与相变
• 4.3.3 力学性能
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第5章 尺寸效应对薄膜织构行为的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验条件
• 5.3 实验结果
• 5.3.1 微观结构
• 5.3.2 应力
• 5.4 讨论
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• xN_y薄膜的微观结构、织构演变及力学性能'>第6章 NbC_xN_y薄膜的微观结构、织构演变及力学性能
• 6.1 前言
• 6.2 实验条件
• 6.3 实验结果
• 6.3.1 微观结构
• 6.3.2 力学性能
• 6.4 讨论
• 6.4.1 微观结构与织构演变
• 6.4.2 力学性能
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第7章 本文总结
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及专利
• 中文摘要
• Abstract
• 致谢
• 作者简历