188 / 2022-09-20 08:19:20

不同调制周期的多层金刚石涂层界面和微观结构对力学性能的影响

多层金刚石涂层,微观结构,调制周期,力学性能

金刚石涂层因其极高的硬度和良好的摩擦性能被应用于切削刀具领域。其中，由不同晶粒尺寸的亚层金刚石构筑的多层金刚石涂层具有优异的膜基结合力和较低的表面粗糙度得到了广泛应用。目前，多层金刚石涂层的研究主要集中于摩擦磨损性能和切削性能，而多层金刚石涂层的界面微观结构和力学性能尚未得到系统研究。本文采用热丝化学气相沉积（HFCVD）技术制备了微米层（MCD）、亚微米层（SMCD）以及纳米层（NCD）交替沉积的多层金刚石涂层，通过透射电子显微镜（TEM）表征了不同调制周期下多层金刚石涂层的界面微观结构。通过传统准静态固定载荷法和连续刚度（CSM）法，表征其纳米力学性能。结果表明：各亚层之间的界面清晰、锋利，没有过渡层形成；MCD/SMCD和NCD/MCD界面存在大量的堆垛层错和孪晶等缺陷，而SMCD/NCD界面没有观察到任何缺陷；调制周期为0.29 μm的样品的界面数量比调制周期为1.70 μm的样品的界面数量多，界面缺陷增加；当调制周期从1.70 μm 减小至0.29 μm，硬度和弹性模量均增加，这主要是由于阻碍位错运动的界面以及界面处堆垛层错和孪晶界数量增加导致的。