《寬固溶區氮化物硬質陶瓷薄膜的成分設計》是依託大連理工大學,由林國強擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：寬固溶區氮化物硬質陶瓷薄膜的成分設計
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：林國強
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
許多過渡族金屬氮化物具有高硬度、高穩定性及化學惰性，廣泛套用於機械加工行業。從成分和結構上看，幾乎所有具有工業套用價值的過渡族金屬與氮原子形成的化合物都是簡單結構，而且都具有較寬的固溶區，這種特性允許合金化固溶從而調控薄膜的性能，但目前還沒有明確的成分設計基礎理論來指導獲得最佳化的合金化帶來的性能提升。本項目提出基於八偶律的寬固溶區氮化物硬質陶瓷薄膜成分設計原則，並採用脈衝偏壓電弧離子鍍技術，按照元素周期律改變核外電子構型進行過渡族金屬的二元氮化物和多元氮化物陶瓷薄膜的製備，通過成分與性能相關性的系統研究對八偶律原則加以印證，然後以此原則為基礎，設計並開發出新型的具有低材料成本的多元超硬單層陶瓷薄膜，在提供一種傳統而新型的高性價比的單層超硬薄膜材料的同時，為研究和開發下一代新型硬質薄膜材料奠定理論基礎。
結題摘要
本項目以建立寬固溶區金屬氮化物硬質陶瓷薄膜的成分設計理論和方法，以及開發出高性價比的四元單層超硬薄膜為目標，採用精密PVD塗層技術製備薄膜材料，首先從探索單相二元氮化物Me-N在原子尺度上的成分、結構與性能的內在關聯入手，通過排除諸多如晶粒尺度、擇優取向及內應力等介觀尺度因素影響的基礎上，發現並證實了其性能增強的內在根源在於原子尺度的電子能帶結構因素的影響；在此基礎上，又成功設計並製備出三元氮化物Ti-Zr-N、Ti-C-N和四元氮氧化物Zr-Al-O-N薄膜進行深入研究，並在四元單層Zr0.49Al0.08O0.13N0.31薄膜中得到了40.2GPa的超硬性能。此外，本項目還拓展研究了寬固溶區金屬氮化物薄膜的電學性能，同時也發現其與原子尺度的電子能帶結構因素密切相關的內在規律。本項目已完成目標任務，為開發下一代新型硬質薄膜材料奠定了理論基礎。項目發表SCI收錄論文8篇，待發表2篇；參加會議5團次；培養研究生5名，其中3名畢業，2名在讀。項目投入經費800,000.00元，已支出769,118.48元，各項支出基本與預算相符；剩餘經費30,881.52元，仍計畫用於本項目研究後續支出。
