六方与立方晶系界面匹配对硼化物与氮化物构成的纳米多层膜生长和力学性能的影响规律
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51472180
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:85.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0203.碳素材料与超硬材料
- 结题年份:2018
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:董磊; 赵梦鲤; 亢原彬; 冯建民; 刘士余; 王明霞; 王宁; 高崇宽; 刘娜;
- 关键词:
项目摘要
The purpose of this project is to system study and reveal the influence of the interface matching rule of hexagonal crysals with cubic cystals on the growth of nanomultilayers. A series of superhard nanomultilayers consisting of hexagonal transition metal borides and cubic nitrides will be prepared by magnetron sputtering or ion beam assisted deposition. The interface matching rule as well as relation between deposition parameters, structure, and property will be investigated in detail. Our purpose will control interface matching and modulation by controlling the deposition parameters such as sputtering power, gas ratio, work pressure, bias, ion beam energy, deposition temperature, annealing and then control their growth regulation, and achieve optimal deposition process. The high-temperature stability and 30 GPa hardness above will be achieved with broad modulation period. The atomic mixture and diffusion, chemical bonding states, element compositions, defects will be measured using extensive measurements. The chemical states, density of states, the number and force of electrons in interfaces will be simulated and calculated using first-principles. Based on above investigations, the key role of interface matching and nanoscale multilayered modulation, as well as hard mechanism in this multilayer systems will be understood. The key is to summarize the interface matching rule of hexagonal crysals with cubic cystals, providing technical and theoretical support for research and development of this series of nanomultilayers.
目标是系统研究和揭示六方晶系和立方晶系界面匹配规律对纳米多层膜生长的影响规律。利用磁控溅射或离子束辅助沉积技术设计并合成由六方过渡金属硼化物为主与立方过渡金属氮化物构成的高硬纳米多层膜系列;系统研究该多层膜系列的界面匹配规律以及工艺、结构、性能三者之间的关系;通过控制溅射功率、气体比例、工作气压、偏压、轰击离子能量、沉积温度、退火等工艺,实现控制界面最佳匹配和调制结构,继而调控其生长规律的目的,使它们的硬度超过30 GPa,实现力学性能突变升高的调制周期变宽的预想,并在高温下保持稳定;利用多种微观分析技术获得界面原子混合、缺陷种类和浓度、扩散、化学态、界面能等信息,并结合第一性原理模拟计算界面处化学键、态密度、电子数量及受力变化,揭示界面匹配规律与机理和纳米多层调制在多层膜生长中的决定作用,并理解致硬机理;特别要揭示出六方和立方晶系界面匹配规律,为该系列纳米多层膜的研发提供理论和实验支持。
结项摘要
该项目系统研究和揭示了六方晶系和立方晶系界面匹配规律对纳米多层膜生长的影响规律。利用磁控溅射或离子束辅助沉积技术设计并合成了由六方过渡金属硼化物为主与立方过渡金属氮化物构成的高硬纳米多层膜系列。系统研究了该多层膜系列的界面匹配规律以及工艺、结构、性能三者之间的关系。通过控制溅射功率、气体比例、工作气压、偏压、轰击离子能量、沉积温度、退火等工艺,实现了控制界面最佳匹配和调制结构,继而调控其生长规律的目的。并使它们的硬度超过39 GPa,实现力学性能突变升高的调制周期变宽的预想。多层膜系统获得了很好的高温稳定性的同时,利用多种微观分析技术获得了界面原子混合、缺陷种类和浓度、扩散、化学态、界面能等信息,并结合第一性原理模拟计算界面处化学键、态密度、电子数量及受力变化,揭示了界面匹配规律与机理和纳米多层调制在多层膜生长中的决定作用。特别是发现了适用于多层体系的“二次外延”过程,使得六方和立方晶系界面匹配规律获得新的解释,在高温600摄氏度条件下,纳米硬度最高均超过了35 GPa,纳米多层膜的高温稳定性也初步得到验证。该项目为该系列纳米多层膜的研发提供了理论和实验支持。
项目成果
期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Investigation of anodic plasma electrolytic carbonitriding on medium carbon steel
中碳钢阳极等离子电解碳氮共渗研究
- DOI:10.1016/j.surfcoat.2017.01.109
- 发表时间:2017-03
- 期刊:Surface and Coatings Technology
- 影响因子:5.4
- 作者:Wu Jie;Wang Kai;Fan Longlong;Dong Lei;Deng Jianhua;Li Dejun;Xue Wenbin
- 通讯作者:Xue Wenbin
The Controllable Phase Structure and Related Properties of NbN-NbB2 Nanocomposite Films at Different Bias Voltages
不同偏压下NbN-NbB2纳米复合薄膜的可控相结构及相关性能
- DOI:10.1166/nnl.2017.2455
- 发表时间:2017-09
- 期刊:Nanoscience and Nanotechnology Letters
- 影响因子:--
- 作者:Shi Yongzhi;Dong Lei;Nie Yuyao;Wu Jie;Li Dejun
- 通讯作者:Li Dejun
Investigation of Ti-6Al-4V/ZrB2 trilaminar structure and its high temperature stability
Ti-6Al-4V/ZrB2三层结构及其高温稳定性研究
- DOI:10.1016/j.surfcoat.2018.04.054
- 发表时间:2019-05
- 期刊:Surf. Coat. Technol.
- 影响因子:--
- 作者:D.J. Li
- 通讯作者:D.J. Li
Crystallization of Amorphous sublayer caused by varied modulation ratio and mechanical properties of nanoscale a-TiB2/a-Al2O3 multilayer films
纳米级a-TiB2/a-Al2O3多层薄膜不同调制比和机械性能引起的非晶亚层结晶
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:Surf. Coat. Technol.
- 影响因子:--
- 作者:D.J. Li
- 通讯作者:D.J. Li
Electronic structures and transition temperatures of high-Tc cuprate superconductors from first-principles calculations and Landau theory
基于第一性原理计算和朗道理论的高温铜酸盐超导体的电子结构和转变温度
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:D.J.Li
- 通讯作者:D.J.Li
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其他文献
橡胶树sHSP基因家族的表达谱分析
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- 影响因子:--
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- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:天津师范大学学报:自然科学版
- 影响因子:--
- 作者:何明生;陈平;李德军;DENG Xiangyun;LI Dejun;CHEN Ping;焦永恒;董磊;DONG Lei;JIAO Yongheng;HE Mingsheng;LI Jianbao;邓湘云;李建保
- 通讯作者:李建保
其他文献
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