宽固溶区氮化物硬质陶瓷薄膜的成分设计

项目名称： 宽固溶区氮化物硬质陶瓷薄膜的成分设计

项目编号： No.51271047

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 林国强

作者单位： 大连理工大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 许多过渡族金属氮化物具有高硬度、高稳定性及化学惰性，广泛应用于机械加工行业。从成分和结构上看，几乎所有具有工业应用价值的过渡族金属与氮原子形成的化合物都是简单结构，而且都具有较宽的固溶区，这种特性允许合金化固溶从而调控薄膜的性能，但目前还没有明确的成分设计基础理论来指导获得优化的合金化带来的性能提升。本项目提出基于八偶律的宽固溶区氮化物硬质陶瓷薄膜成分设计原则，并采用脉冲偏压电弧离子镀技术，按照元素周期律改变核外电子构型进行过渡族金属的二元氮化物和多元氮化物陶瓷薄膜的制备，通过成分与性能相关性的系统研究对八偶律原则加以印证，然后以此原则为基础，设计并开发出新型的具有低材料成本的多元超硬单层陶瓷薄膜，在提供一种"传统"而新型的高性价比的单层超硬薄膜材料的同时，为研究和开发下一代新型硬质薄膜材料奠定理论基础。

中文关键词： 电弧离子镀；；硬质薄膜；；金属氮化物；；原子尺度；；强化机制；

英文摘要： Transition metal nitrides are generally hard and thermally and chemical stable.From the viewpoints of composition and structure, nearly all the transition metal nitrides of industrial importance have simple structures with large composition ranges which allows easy alloying with other metals for the prupose of adjusting thin film performances.However, upto now there has been no theoretical guidance in the composition desigh towards optimized properties. The present project attempts to introduce eight-valence-electron rule for chemical substances in the composition design of such alloyed nitride thin film materials, which is to be prepared by pulsed-bias arc depostion. Different elements are to be alloyed into binary nitrdes with large compostion ranges, and structure and property chracterization are carried out to verify the eight-electron rule and to obtain new and cost-effective multi-element ultrahard 'conventional' thin films with optimized performances.The relevant theory will also serve as the basis for developing next generation hard thin films.

英文关键词： Arc ion plating;；Hard films;；Metal nitrides;；Atomic scale;；Strengthening mechanism;