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超硬纳米薄膜的力学性能研究

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:如上所述,超硬纳米薄膜由于其组成的特殊性,因此其力学性能不同于常规材料,如纳米级多层膜具有超硬度和超模量效应,超硬纳米复合薄膜材料具有较好的塑性变形抗力及耐磨性等。本节主要介绍超硬纳米复合薄膜的力学性能。

超硬纳米薄膜的力学性能研究

超硬纳米薄膜通常是指硬度大于40GPa的硬质薄膜,包括纳米多层膜和超硬纳米复合薄膜。设计这些具有良好综合性能的纳米硬质薄膜的思想是建立在形成稳固的纳米混合物基础上的。在一般的均质纳米晶材料中,由于没有两相或三相的纳米混合物组成的界面,当晶粒尺寸减小到10~30nm时就会发生软化现象,产生这种效应可以用晶界滑移机制对其进行解释,而晶界滑移被认为是纳米晶材料的固有特性。超硬纳米薄膜中由于含有两相或多相,当这种纳米结构的混合膜由热动力驱动分离形成后,就非常稳定,即便加热到大于1000℃时也不会发生再结晶,其形成的牢固界面可以避免晶界产生滑移,从而提高纳米复合膜的硬度和强度。

如上所述,超硬纳米薄膜由于其组成的特殊性,因此其力学性能不同于常规材料,如纳米级多层膜具有超硬度和超模量效应,超硬纳米复合薄膜材料具有较好的塑性变形抗力及耐磨性等。有关超硬纳米薄膜的力学性能研究一直为纳米薄膜研究的热点,对于这些特殊现象的一些比较合理的解释,包括早期Koehler提出的高强度固体的设计理论[29],以及后来的量子电子效应、界面应变效应、界面应力效应[30,31]理论等。本节主要介绍超硬纳米复合薄膜的力学性能。(www.xing528.com)

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