(AlCrTiZrNb)N/Al2O3 纳米多层膜的微观结构和力学性能研究

陈立强，李 伟，刘 平，何代华，张 柯，马凤仓，刘新宽，陈小红

（上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093）

近些年来，由过渡族金属元素组成的氮化物薄膜具有较高的硬度、低的摩擦系数以及良好的抗腐蚀性等优点，被广泛应用于表面涂层领域[1]。如，TiN[2]、CrAlN[3]和 TiAlN[4]均表现出卓越的加工性能和优异的使用性能，常用作切削刀具的保护涂层。台湾学者叶均蔚在2004 年对多组分合金的概念进行了归纳，并提出了高熵合金的定义[5]。叶均蔚指出，高熵合金是由5～13 种合金或非合金元素按照等物质的量比或近似等物质的量比组成的新型合金，其中每一种组成元素的原子占比在5 %～35 %。相关研究结果表明高熵合金具有一些卓越的特性，如高构型熵、晶格严重畸变、元素扩散迟滞和鸡尾酒效应等[6-7]。与传统合金相比，高熵合金具有更加优异的性能，如高硬度、抗腐蚀性以及优异的电化学性能等。

近年来高熵合金薄膜由于和高熵合金块状金属一样具有优异的性能而得到广泛的应用。尤其是在表面涂层领域，经过长时间发展形成了高熵合金碳化物薄膜、高熵合金氧化物薄膜和高熵合金氮化物薄膜等体系。其中以高熵合金氮化物薄膜的应用最广，如(AlCrNbSiTiV)N[8]和(TiVCrZrHf)N[9]薄膜均表现为以简单的面心立方或者体心立方相为主而不是形成脆性的金属间化合物相，且具有较高的硬度和弹性模量以及良好的抗摩擦性等优异的性能，被广泛应用于各种服役条件下的保护涂层。

随着制造业的飞速发展，对加工工具表面的防护要求也越来越高，现有的表面防护涂层逐渐不能满足市场的应用需求。……