B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI NGUYN TH TRANG NGHIấN CU VI CU TRC V C TNH CA CC VT LIU PH NGOI LUN N TIN S VT Lí K THUT H NI - 2016 B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI NGUYN TH TRANG NGHIấN CU VI CU TRC V C TNH CA CC VT LIU PH NGOI Chuyờn ngnh: VT Lí K THUT Mó s: 62520401 LUN N TIN S VT Lí K THUT NGI HNG DN KHOA HC: PGS.TS Lấ VN VINH PGS.TSKH PHM KHC HNG H NI - 2016 LI CAM OAN Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca tụi Tt c cỏc s liu v kt qu nghiờn cu lun ỏn l trung thc, cha tng c cụng b bt k cụng trỡnh nghiờn cu no khỏc Nghiờn cu sinh Nguyn Th Trang LI CM N Tụi xin by t lũng bit n sõu sc n PGS TS Lờ Vn Vinh v PGS TSKH Phm Khc Hựng, nhng ngi Thy ó tn tỡnh hng dn, giỳp tụi hon thnh lun ỏn Tụi xin chõn thnh cm n s giỳp v to iu kin lm vic ca B mụn Vt lý tin hc, Vin Vt lý k thut, Vin o to sau i hc Trng i hc Bỏch khoa H Ni dnh cho tụi sut quỏ trỡnh nghiờn cu, thc hin lun ỏn Cui cựng, tụi xin by t lũng bit n n gia ỡnh, ngi thõn, ng nghip ó dnh nhng tỡnh cm, ng viờn giỳp tụi vt qua nhng khú khn hon thnh lun ỏn H Ni, ngy 26 thỏng 02 nm 2016 Nguyn Th Trang MC LC Danh mc cỏc t vit tt v ký hiu Danh mc cỏc bng biu Danh mc cỏc hỡnh v v th M U CHNG TNG QUAN 1.1.Vt liu ph ngoi cng v siờu cng 12 1.1.1 Vt liu ph ngoi nanocomposite 13 1.1.2 Vt liu ph ngoi a lp ng cu trỳc v d cu trỳc 15 1.1.3 Mt s c ch tng cng cng ca lp ph a lp 16 1.2 Vt liu Si3N4, AlSiN v CrN/AlBN/CrN 21 1.2.1 H Si3N4 21 1.2.2 H AlSiN 23 1.2.3 H CrN/AlBN/CrN 25 CHNG PHNG PHP Mễ PHNG V PHNG PHP CH TO VT LIU PH NGOI 2.1 Phng phỏp LHPT v phng phỏp HPT 27 2.1.1 Phng phỏp LHPT 27 2.1.2 Phng phỏp HPT 31 2.2 Cỏc phng phỏp phõn tớch vi cu trỳc ca mụ hỡnh 31 2.2.1 Hm phõn b xuyờn tõm 31 2.2.2 S phi trớ v di liờn kt 33 2.2.3 Phõn b gúc liờn kt 33 2.2.4 Phõn b qu cu l hng 33 2.2.5 Phõn b simplex 36 2.2.6 Phng phỏp phõn tớch lõn cn chung (CNA) 37 2.3 Phng phỏp mụ phng bin dng 38 2.3.1 Mụ-un n hi 38 2.3.2 Bin dng theo mt trc 39 2.4 Phng phỏp ch to vt liu ph ngoi bng h quang chõn khụng plasma 40 2.4.1 S hỡnh thnh plasma ca h quang catt 40 2.4.2 Cỏc thnh phn ca h quang chõn khụng catt 41 2.4.3 Quỏ trỡnh lng ng vt liu ph ngoi 43 2.5 Mt s phng phỏp phõn tớch vt liu ph ngoi 44 2.5.1 Nhiu x tia X 44 2.5.2 Kớnh hin vi in t quột v kớnh hin vi quang hc 45 2.5.3 Kớnh hin vi in t truyn qua 45 2.5.4 K thut phõn tớch vi mụ bng thit b quột u dũ in t 46 2.5.5 Ph quang in t tia X 46 2.5.6 Thớ nghim o cng 47 2.5.7 Thớ nghim o ng sut 48 2.5.8 Thớ nghim o mũn 48 CHNG VT LIU PH NGOI CrN/AlSiN V CrN/AlBN 3.1 Vt liu ph ngoi CrN/AlSiN 49 3.1.1 Ch to vt liu ph ngoi CrN/AlSiN 49 3.1.2 Cu trỳc v c tớnh ca vt liu ph ngoi CrN/AlSiN 50 3.2 Vt liu ph ngoi CrN/AlBN 55 3.2.1 Ch to vt liu ph ngoi CrN/AlBN 55 3.2.2 Cu trỳc v c tớnh ca vt liu ph ngoi CrN/AlBN 55 CHNG H AlSiN, CrN/AlBN/CrN V Si3N4 Vễ NH HèNH 4.1 H AlSiN 66 4.1.1 nh hng ca nng Si lờn cu trỳc vi mụ v c tớnh ca h Al1-xSixN 66 4.1.2 nh hng ca quỏ trỡnh ngui nhanh lờn cu trỳc v c tớnh ca h Al1-xSixN 71 4.2 H CrN/AlBN/CrN 83 4.2.1 Xõy dng cỏc mu CrN/AlBN/CrN 83 4.2.2 Cu trỳc vi mụ ca AlBN vụ nh hỡnh 86 4.2.3 C tớnh ca h CrN/AlBN/CrN 87 4.3 H Si3N4 vụ nh hỡnh 88 4.3.1 Xõy dng cỏc mu mụ phng Si3N4 88 4.3.2 Cu trỳc vi mụ ca Si3N4 VH 89 4.3.3 Tng quan gia phõn b gúc liờn kt v t phn ca cỏc n v cu trỳc cỏc mu Si3N4 102 4.3.4 C tớnh ca vt liu Si3N4 VH 106 KT LUN 111 TI LIU THAM KHO 112 DANH MC CC CễNG TRèNH CễNG B CA LUN N 121 DANH MC CC T VIT TT V Kí HIU LHPT ng lc hc phõn t HPT Hi phc tnh VH, vh- Vụ nh hỡnh tt- Tinh th PBXT Phõn b xuyờn tõm SPTTB S phi trớ trung bỡnh CNA Phõn tớch lõn cn chung PBGLK Phõn b gúc liờn kt PBBKLH Phõn b bỏn kớnh l hng LH L hng XRD Nhiu x tia X XPS Ph quang in t tia X SEM Kớnh hin vi in t quột TEM Kớnh hin vi in t truyn qua HRTEM Kớnh hin vi in t truyn qua cú phõn gii cao EPMA Phõn tớch vi mụ bng thit b quột u dũ in t SAED Nhiu x in t la chn vựng SIMS Khi ph ion th cp fcc Lp phng tõm mt h- Lc giỏc DANH MC CC BNG BIU Trang Bng 3.1 Thnh phn, chu k hai lp (), t l dy (l2/), kớch thc 51 ht cỏc lp ph a lp CrN/AlSiN Bng 3.2 cng, mụ-un n hi, ng sut ca cỏc lp ph a lp 53 CrN/AlSiN Bng 3.3 Thnh phn, kớch thc ht, cng, mụ-un I-õng, ng sut 57 ca vt liu ph ngoi CrAlBN c lng ng cỏc ỏp sut PN khỏc v nhit Ts=300 C Bng 3.4 Kớch thc ht, mụ-un I-õng, ng sut ca vt liu ph ngoi 63 CrAlBN cỏc nhit TS khỏc v ỏp sut PN=1,33 Pa Bng 4.1 Cỏc c trng cu trỳc v mụ-un n hi Iõng ca Al1-xSixN 69 VH: r, - v trớ ca nh u tiờn ca hm PBXT g,(r); Z, s phi trớ trung bỡnh; Six, Aly - t phn cỏc n v cu trỳc SiNx v AlNy; E- mụ-un n hi I-õng Bng 4.2 Cỏc c trng cu trỳc v mụ-un n hi Iõng ca Al1-xSixN 75 300 K: r, - v trớ ca nh u tiờn ca hm PBXT g,(r); Z, s phi trớ trung bỡnh; Six, Aly - t phn cỏc n v cu trỳc SiNx v AlNy; E- mụ-un n hi I-õng Bng 4.3 Cỏc c trng cu trỳc v mụ-un n hi Iõng ca Al1-xSixN 80 700 K: r, - v trớ ca nh u tiờn ca hm PBXT g,(r); Z, s phi trớ trung bỡnh; Six, Aly - t phn cỏc n v cu trỳc SiNx v AlNy; E- mụ-un n hi I-õng Bng 4.4 Cỏc c trng cu trỳc v mụ-un n hi Iõng ca Al1-xSixN 81 900 K: r, - v trớ ca nh u tiờn ca hm PBXT g,(r); Z, s phi trớ trung bỡnh; Six, Aly - t phn cỏc n v cu trỳc SiNx v AlNy; E- mụ-un n hi I-õng Bng 4.5 Cỏc h s th tng tỏc gia cỏc nguyờn t Cr, Al, B v N 84 Bng 4.6 c tớnh c hc ca cỏc h CrN/AlBN/CrN vi lp AlBN cú cu 86 trỳc khỏc nhau: d-kớch thc ca tinh th h-AlBN; E- mụ-un n hi I-õng Bng 4.7 Cỏc c trng cu trỳc c bn ca Si3N4 VH cú mt khỏc 91 nhau: r- - di liờn kt gia nguyờn t -; Z-- SPT trung bỡnh Bng 4.8 Cỏc c trng cu trỳc c bn ca Si3N4 VH ti cỏc nhit 92 khỏc nhau: r- - di liờn kt gia nguyờn t -; Z-- SPT trung bỡnh Bng 4.9 T phn cỏc n v cu trỳc SiNx (Six), cỏc liờn kt NSiy (Ny) v 93 nh chớnh ca PBGLK , ca Si3N4 VH cú mt khỏc nhau, ti nhit 300K Bng 4.10 T phn cỏc n v cu trỳc SiNx (Six), cỏc liờn kt NSiy (Ny) v 94 nh chớnh ca PBGLK , ca Si3N4 VH ti cỏc nhit 300, 500, 700, 900 K, vi mt = 2,40 g.cm-3 Bng 4.11 T phn cỏc n v cu trỳc SiNx (Six), cỏc liờn kt NSiy (Ny) v 94 nh chớnh ca PBGLK , ca Si3N4 VH ti cỏc nhit 300, 500, 700, 900 K, vi mt = 2,80 g.cm-3 Bng 4.12 T phn cỏc n v cu trỳc SiNx (Six), cỏc liờn kt NSiy (Ny) v 94 nh chớnh ca PBGLK , ca Si3N4 VH ti cỏc nhit 300, 500, 700, 900 K, vi mt = 3,10 g.cm-3 Bng 4.13 T l Vvoid/V cỏc mu Si3N4 VH cú mt khỏc ti 102 cỏc nhit 300, 500, 700, 900 K Bng 4.14 Cỏc c tớnh c hc ca cỏc mu Si3N4 VH cú mt khỏc 107 ti nhit 300K: E-Mụ-un n hi I õng; y - ng sut chy; f - ng sut chy Bng 4.15 Mụ-un n hi Iõng ca cỏc mu Si3N4 VH cú mt khỏc ti cỏc nhit 300, 500, 700, 900 K 109 Bng 4.14 Cỏc c tớnh c hc ca cỏc mu Si3N4 VH cú mt khỏc ti nhit 300K: E-Mụ-un n hi I õng; y - ng sut chy; f - ng sut chy Mu (g.cm-3) E(GPa) y(GPa) f(GPa) M01 2,43 155 3,9 8,1 M02 2,62 183 5,7 9,8 M03 2,82 218 7,3 12,2 M04 3,02 249 9,5 15,9 M05 3,21 274 9,7 15,3 M06 3,40 301 10,3 13,9 Mụ phng 70-320[10] - - khỏc 118-200[95] - - 28030; 28912 - - 118 - 210[84] - - Thc 3,10 [6] nghim 1.0 a) -3 2,43 g.cm b) -3 2,43 g.cm -3 -3 2,62 g.cm 3,02 g.cm -3 -3 2,82 g.cm 0.8 0.5 3,40 g.cm -3 3,02 g.cm -3 3,40 g.cm 0.4 0.3 0.4 nPTE/nSi Tỉ phần Si4 0.6 0.2 0.2 0.1 T=300 K T=300 K 0.0 0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Độ biến dạng Hỡnh 4.32 S ph thuc ca t phn cỏc n v cu trỳc SiN4 (a) v t l nPTE/nSi (b) vo bin dng dng n hi ca cỏc mu M02-M06 ng cong Si4 cú on nm ngang di nht mu cú mt cao nht Trong ú, khụng xut hin on nm ngang ny ng cong Si4 mu cú mt thp nht on nm ngang ny cng c 107 quan sỏt thy SiC tinh th v vụ nh hỡnh [132] Hỡnh 4.32(b) cho thy t l nPTE/nSi ph thuc vo bin dng mu b bin dng n trc Trong gii hn n hi, cỏc t din u nhanh chúng b búp mộo mu b bin dng Trong quỏ trỡnh bin dng n hi, nu mt cỏc t din u cng cao thỡ nú cng b gim mnh Do ú, ch cũn li mt lng rt nh cỏc t din u vựng bin dng Kt hp vi kt qu phõn tớch trờn, ta thy rng mt mu tng di liờn kt thay i khụng ỏng k, PBGLK tng th, PBBKLH thay i nh nhng t phn cỏc n v cu trỳc SiNx thay i mnh Nh vy, cú th kt lun rng t phn n v cu trỳc SiNx nh hng mnh n c tớnh ca vt liu Si3N4 VH, ú t phn cỏc n v cu trỳc SiN4 nh hng mnh nht n c tớnh ca vt liu ny Khi mt tng t 2,43 n 3,21 g.cm-3, t phn cỏc n v cu trỳc SiN4 tng dn n mụ-un n hi ca mu tng Tuy nhiờn, mt tng n 3,40 g.cm-3, cỏc n v cu trỳc SiN5 chim t phn ỏng k, ú nú nh hng n c tớnh ca Si3N4 Kt qu l, mt tng n 3,40 g.cm-3, mc dự t phn SiN4 gim, mụun n hi E tip tc tng Tip theo nh hng ca nhit lờn c tớnh ca vt liu Si3N4 VH c tin hnh nghiờn cu Hỡnh 4.33 l cỏc ng cong ng sut-bin dng ca cỏc mu 300 K 500 K 700 K 900 K ứng suất (GPa) 20 300 K 500 K 700 K 900 K 20 300 K 500 K 700 K 900 K 20 15 15 15 10 10 10 5 2,40 g/cm3 2,80 g/cm3 0 0.0 0.1 3,10 g/cm3 0.0 0.1 0.0 0.1 0.2 Độ biến dạng Hỡnh 4.33 ng cong ng sut - bin dng ca 12 mu Si3N4 VH cú mt khỏc nhau, ti cỏc nhit 300, 500, 700, 900 K 108 Si3N4 cú mt 2,40 g.cm-3; 2,80 g.cm-3 v 3,10 g.cm-3 ti cỏc nhit t 300 K n 900 K Cỏc ng cong ng sut-bin dng thu c cng cú dng ging hỡnh 4.31 Mụ-un n hi E ca cỏc mu c xỏc nh thụng qua dc ca ng cong ng sut-bin dng vựng tuyn tớnh, cỏc giỏ tr ny c a trờn bng 4.15 Bng 4.15 Mụ-un n hi Iõng ca cỏc mu Si3N4 VH cú mt khỏc ti cỏc nhit 300, 500, 700, 900 K 2,40 (g.cm-3 ) 2,80 (g.cm-3) 3,10 (g.cm-3) 300 K 115 167 225 500 K 113 163 222 700 K 97 159 217 900 K 96 155 214 T bng 4.15, ta thy mụ-un n hi tng mt tng, kt qu ny cng ging nh kt qu thu c thc hin bin dng sỏu mu M01-M06 Cỏc giỏ tr E thu c õy nm khong giỏ tr thc nghim (E cú giỏ tr t 118-210 GPa) [84] v giỏ tr tớnh toỏn mụ phng (E cú giỏ tr t 70-320 GPa) [10] iu chỳ ý õy l s tng quan ca mụ-un n hi v nhit mu Vi mu Si3N4 cú mt 2,40 g.cm-3; 2,80 g.cm-3 v 3,10 g.cm-3, nhit tng t 300 n 900 K thỡ mụ-un n hi E gim 16,5 %; 7,2% v 4,9 % tng ng Nh vy, t vic tớnh giỏ tr mụun n hi v quan sỏt ng cong ng sut-bin dng (hỡnh 4.33), ta thy c tớnh ca vt liu Si3N4 VH ớt b nh hng bi nhit khong 300- 900 K Mt ca mu cng tng thỡ c tớnh cng ớt b nh hng bi nhit iu ny l phự hp bi nh trờn ta thy nhit nh hng rt ớt n cu trỳc vi mụ ca vt liu Si3N4 VH So sỏnh mụ-un n hi ca cỏc mu c xõy dng bng hai cỏch khỏc v tc bin dng khỏc nhau, nhn thy mc dự chỳng u tng mt tng nhng giỏ tr ca chỳng khỏc Ti nhit 300 K, mu M11 (mt 2,40 g.cm-3) cú E nh hn mu M01 (mt 2,43 g.cm-3) 25,8%, mu M21 (mt 2,80 g.cm-3) cú E nh hn mu M03 (mt 2,82 g.cm-3) 23,4% S khỏc bit ny cng ó c ch thc nghim [6,84] v mụ phng [66] 109 Kt lun chng Mụ phng LHPT c s dng nghiờn cu c ch tng cng c tớnh ca h Al1-xSixN, CrN/AlBN/CrN, Si3N4 VH Nghiờn cu ó ch rng t phn cỏc n v cu trỳc SiNx h Al1-xSixN thay i ỏng k nng Si tng dn n s gia tng ca mụ-un n hi ca h Sau quỏ trỡnh nung cỏc mu lờn 5000 K, ri lm lnh thu c cỏc mu nhit 300 n 900 K, xut hin cỏc ỏm tinh th fcc AlN xen k vi cỏc ỏm AlN v cỏc ỏm Si3N4 vụ nh hỡnh cỏc mu Al1-xSixN (x=0,1-0,5) Quỏ trỡnh ngui nhanh gõy nờn quỏ trỡnh tinh th húa vựng AlN, kt qu l mụ-un n hi ca cỏc mu thay i ỏng k Kt qu mụ phng cng cho thy rng c tớnh ca h CrN/AlBN/CrN c tng cng kớch thc tinh th AlBN lp AlBN tng i vi h Si3N4 VH, cỏc kt qu cho thy cu trỳc vi mụ ca Si3N4 VH ớt b nh hng bi nhit khong nhit t 300 K n 900 K Mt mu Si3N4 cng tng thỡ s nh hng ca nhit lờn cu trỳc vi mụ ca mu cng gim T vic thc hin bin dng n trc cỏc mu, cho thy mụ-un n hi Iõng, ng sut chy ca Si3N4 VH tng vi s gia tng ca mt T phn n v cu trỳc SiNx nh hng mnh n c tớnh ca vt liu Si3N4 VH Kt qu mụ phng cng ch rng c tớnh ca vt liu Si3N4 ớt b nh hng bi nhit di t 300 n 900 K Mt ca vt liu Si3N4 cng tng thỡ c tớnh cng ớt b nh hng bi nhit 110 KT LUN Lun ỏn ó t c nhng kt qu chớnh nh sau: Ch rng nng Si lp ph CrN/AlSiN tng, cng v mụ-un n hi ca lp ph tng Nng Si khỏc khụng, lp ph CrN/AlSiN l vt liu ph ngoi siờu cng Vt liu ph ngoi CrN/AlBN cú cng, mụ-un n hi thay i theo PN v TS Khi PN=1,33 Pa, vt liu ph ngoi CrN/AlBN cú cng, mụ-un n hi cao nht Cỏc lp ph ny cú cng, mụ-un n hi cao mt tip xỳc gia cỏc lp sc nột Khi TS tng t 300 oC n 350 C, xut hin tinh th h-AlN lp AlBN, kớch thc ht tinh th, cng v mụ-un n hi tng Gii thớch rừ c c ch tng cng c tớnh ca lp AlSiN vt liu ph ngoi CrN/AlSiN nng Si tng l s thay i ỏng k ca t phn cỏc n v cu trỳc SiNx lp AlSiN Sau nung cỏc mu Al1-xSixN lờn 5000 K, ri lm lnh thu c cỏc mu nhit 300 n 900 K, xut hin cỏc ỏm tinh th AlN fcc xen k vi cỏc ỏm AlN v Si3N4 vụ nh hỡnh Quỏ trỡnh ngui nhanh gõy nờn quỏ trỡnh tinh th húa AlN trờn nn Si3N4 vụ nh hỡnh, dn n mụ-un n hi ca vt liu Al1-xSixN c tng cng Gii thớch rừ c c ch tng cng c tớnh ca h CrN/AlBN/CrN l kớch thc ca tinh th AlBN tng nguyờn t B khuch tỏn vo tinh th AlN lp AlBN Khi kớch thc tinh th AlBN tng, mụ-un n hi ca h CrN/AlBN/CrN tng Ch rng cu trỳc vi mụ v c tớnh ca vt liu Si3N4 VH ớt b nh hng bi nhit khong nhit t 300 n 900 K Mt mu Si3N4 cng tng, nh hng ca nhit lờn cu trỳc vi mụ v c tớnh ca mu cng gim Khi mt tng, mụ-un n hi ca Si3N4 VH tng T phn cỏc n v cu trỳc SiNx nh hng mnh n c tớnh ca vt liu Si3N4 VH Kt qu ca lun ỏn ó c cụng b bi bỏo ng trờn cỏc chuyờn ngnh, k yu khoa hc nc v quc t Trong ú cú bi bỏo ng trờn Quc t ISI, bi bỏo ng trờn k yu hi ngh Quc t v bi bỏo ng trờn Quc gia 111 TI LIU THAM KHO Ting Vit [1] [2] [3] [4] Lờ Th Vinh (2008) Mụ phng vi cu trỳc v mt s tớnh cht vt lý ca h Al2O3, GeO2 trng thỏi lng v vụ nh hỡnh Lun ỏn tin s vt lý, i hc Bỏch Khoa H Ni Nguyn Thu Nhn (2011) Mụ phng cỏc h ụ xớt hai nguyờn v ba nguyờn Lun ỏn tin s vt lý, i hc Bỏch Khoa H Ni Nguyn Vn Hng (2010) Mụ phng ụxit hai nguyờn t trng thỏi vụ nh hỡnh v lng Lun ỏn tin s vt lý, i hc Bỏch Khoa H Ni Nguyn Vit Huy (2014) Mụ phng phõn b gúc, t phn cỏc n v cu trỳc v c tớnh ca cỏc vt liu hai nguyờn AOx Lun ỏn tin s vt lý k thut, i hc Bỏch Khoa H Ni Ting Anh [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] A Karimi et al (2002) Fracture mechanisms in nanoscale layered hard thin films Thin Solid Films Vol 420-421, pp 275-280 A Khan, J Philip, and P Hess (2004) Young's modulus of silicon nitride used in scanning force microscope cantilevers J Appl Phys., Vol 95, pp 1667-1672 A Mazel, P Marti, F Henry, B Armas, R Bonnet, M Loubradou (1997) Nanostructure and local chemical composition of AlN-Si3N4 layers grown by LPCVD Thin Solid Films, Vol 304, pp 256-266 A Nakano, R.K Kalia, P Vashishta (1995) Dynamics and Morphology of Brittle Cracks: A Molecular-Dynamics Study of Silicon Nitride Phys Rev Lett., Vol 75, pp 3138-3141 A Niederhofer, T Bolom, P Nesladek, K Moto, Ch Eggs, D.S Patil S Veprek (2001) The role of percolation threshold for the control of the hardness and thermal stability of super and ultrahard nanocomposites Surf Coat Technol., Vol 146-147, pp 183-188 A Omeltchenko, A Nakano, R K Kalia and P Vashishta (1996) Structure, mechanical properties, and thermal transport in microporous silicon nitridemolecular-dynamics simulations on a parallel machine Europhys Lett Vol 33, pp 667-672 A Pộlisson, M Parlinska-Wojtan, H J Hug, J Patscheider (2007) Microstructure and mechanical properties of AlSiN transparent hard coatings deposited by magnetron sputtering Surf Coat Technol Vol 202, pp 884-889 A.A Voevodin, S.V Prasad, J.S Zabinski (1997) Nanocrystalline carbide/amorphous carbon composites J Appl Phys Lett Vol 82(2), pp 855-858 Alexander Stukowski (2012) Structure identification methods for atomistic simulations of crystalline materials Modelling and Simulation in Material Science and Engineering Vol 20 (2012), 045021 B Lawn (1993) Fracture of Brittle Solids, Cambridge Univ Press, pp 173 112 [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] B Subramanian, R Ananthakumar, V S Vidhya, M Jayachandran (2011) Influence of substrate temperature on the materials properties of reactive DC magnetron sputtered Ti/TiN multilayered thin films Mater Sci Eng B Vol 176, pp 1-7 B Xu et al.(2011) Equilibrium and metastable phase transitions in silicon nitride at high pressure: A first-principles and experimental study Phys Rev B Vol 84, 014113 B.F Coll, R Fontana, A Gates, P Sathrum (1991) (Ti-Al)N advanced films prepared by arc process Mater Sci Eng A Vol 140, pp 816-824 B.S Kim, G S Kim, S Y Lee, B Y Lee (2008) Effects of Al target power on the mechanical and oxidation resistance of the CrN/AlN multilayer coatings Surf Coat Technol Vol 202, pp 5526-5529 C Gautier, J Machet (1997) Study of the growth mechanisms of chromium nitride films deposited by vacuum ARC evaporation Thin Solid Films Vol 295, pp 43-52 C J Fennel, J D Gờzlter (2006) Is the Ewald summation still necessary? Pairwise alternatives to the accepted standard for long-range electrostatics J Chem Phys Vol 124, 234104-(1-12) (2006) C L Chang, C S Huang (2011) Effect of bias voltage on microstructure, mechanical and wear properties of AlSiN coatings deposited by cathodic arc evaporation Thin Solid Films, Vol 519, pp 4923-4927 C M Marian, M Gastreich and J D Gale (2000) Empirical Two-Body Potential for Solid Silicon Nitride, Boron Nitride, and Borosilazane Modifications Phys Rev B, Vol 62, pp 3117-3124 C Tritremmel, R Daniel, M Lechthaler, H Rudigier, P Polcik, C Mitterer (2012) Microstructure and mechanical properties of nanocrystalline AlCrBN thin films Surf Coat Technol Vol 213, pp 1-7 C.-L Chang, C.-S Huang, J.-Y Jao (2011) Microstructural, mechanical and wear properties of CrAlBN coatings deposited by DC reactive magnetron cosputtering Surf Coat Technol Vol 205, pp 2730-2737 C.-Y Wang, T Yu (1994) Atomic-structure and doping response of grain-boundary in transition-metal Ni Science in China A Vol 37, pp 878-890 D McIntyre, J.E Greene, G Hakansson, J.-E Sundgren, W.-D Munz (1990) Oxidation of metastable single-phase polycrystalline Ti0.5Al0.5N films -kinetics and mechanisme J Appl Phys Vol 67, pp 1542-1553 D N Theodorou and U W Suter (1985) Detailed molecular structure of a vinyl polymer glass Macromolecules, Vol 18, pp 1467-1478 D Wolf, J.F Lutsko (1988) Structurally induced supermodulus effect in superlattices Phys Rev Lett., Vol 60, pp 1170-1173 D.B Lee, T.D Nguyen, S.K Kim (2009) Air-oxidation of nano-multilayered CrAlSiN thin films between 800 and 1000 C Surf Coat Technol., Vol 203, pp 1199-1204 E A Repnikova, V A Gutrov and Z V Panova (1990) Short-Range Order In Layer Silicon Nitride Phys Status Solidi A, Vol 119, p 113 E.C Paloura, A Mertens, K Holldack (1996) The effect of ion implantation in the microstructure of Si3N4 films: an X-Ray absorption study Nucl Instr and Meth in 113 [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] Phys Res B Vol 113, pp 231 E.O Hall (1951) The Deformation and Ageing of Mild Steel: III Discussion of Results Proc Phys Soc B Vol 64, London, pp 747-753 E.S Pacheco, T Mura (1969) Interaction between a screw dislocation and a bimetallic interfaceJ Mech Phys Solids, Vol 17, pp 163-170 F Alvarez and A A Valladares (2003) First-principles simulations of atomic networks and optical properties of amorphous SiNx alloys Phys Rev B Vol 68, pp 205203 F Alvarez, C C Dớaz, A A Valladares, and R M Valladares (2002) Radial distribution functions of ab initio generated amorphous covalent networks Phys Rev B, Vol 65, pp 113108 (1-4) F de Brito Mota, J F Justo, and A Fazzio (1998) Structural properties of amorphous silicon nitride Phys Rev B, Vol 58, pp 8323 F Vaz, L Rebouta, M Andritschky, M.F Da Silva, J.C Soares (1998) Oxidation resistance of (Ti, Al, Si)N coatings in air Surf Coat Technol Vol 98, pp 912-917 G Abadias, C Jaouen, F Martin, J Pacaud, P Djemia, F Ganot (2002) Experimental evidence for the role of supersaturated interfacial alloys on the shear elastic softening of Ni/Mo superlattices Phys Rev B, Vol 65, 212105 G Lehmann et al (2001) Structural and elastic properties of amorphous silicon carbon nitride films Phys Rev B, Vol 64, pp 165305-165310 G Pacchioni and D Erbetta (1999) Electronic structure and spectral properties of paramagnetic point defects in Si3N4 Phys Rev B, Vol 60, pp 12617-12625 G Zhang, L Wang, S.C Wang, P Yan, Q Xue (2009) Structure and mechanical properties of reactive sputtering CrSiN films Appl Surf Sci Vol 255, pp 44254429 G Ziegenhain, A Hartmaier, H.M Urbassek (2009) Pair vs many-body potentials: Influence on elastic and plastic behavior in nanoindentation of fcc metals J Mech Phys Solids Vol 57, pp 1514-1526 G.E Dieter (1996) Mechanical metallurgy, New York: McGraw-Hill, Inc Guanghua Gao (1998) Large Scale Molecular Simulations with Application to Polymers and Nano-scale Materials Doctoral thesis, California Institute of Technology Pasadena, California H Hasegawa, M Kawate, T Suzuki (2005) Effects of Al contents on microstructures of Cr1XAlXN and Zr1XAlXN films synthesized by cathodic arc method Surf Coat Technol., Vol 200, pp 2409-2413 H Holleck (1986) Material selection for hard coatings J Vac Sci Technol A Vol 4, 2661 H Holleck, M Lahres, P Woll (1990) Multilayer coatingsinfluence of fabrication parameters on constitution and properties Surf Coat Technol Vol 41, pp 179190 H Ichimura, I Ando (2001) Mechanical properties of arc-evaporated CrN coatings: Part I - nanoindentation hardness and elastic modulus Surf Coat Technol Vol 145, pp 88-93 114 [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] H Liu, W Tang, D Hui, L Hei, F Lu (2009) Characterization of (Al, Si)N films deposited by balanced magnetron sputtering Thin Solid Films, Vol 517, pp 59885993 H Tsuzuki, P S Branicio, J P Rino (2007) Structural characterization of deformed crystals by analysis of common atomic neighborhood Comput Phys Comm Vol 177 (2007) pp 518-523 H.P Klug, L.E Alexander, X-ray Diffraction Procedures, Wiley, NewYork (1974) I Ohdomari, Y Yamakoshi, T Kameyama and H Akatsu (1987) Structural model of amorphous silicon nitride J Non-Cryst Solids, Vol 89, pp 303-310 I W Park et al (2007) Microstructures, mechanical properties, and tribological behaviors of CrAlN, CrSiN, and CrAlSiN coatings by a hybrid coating system Surf Coat Technol Vol 201, pp 5223-5227 I.A Krinberg, M.P Lukovnikova (1996) Application of a vacuum arc model to the determination of cathodic microjet parameters J Phys D: Appl Phys Vol 29, pp 2901-2906 I.G Brown (1998) Cathodic Arc Deposition of Films Annu Rev Mat Sci Vol 28, pp 243-269 I.G Brown, X Godechot (1991) Vacuum arc ion charge state distributions IEEE Trans Plasma Sci Vol 19, pp 713-717 J E Daalder (1976) Components of cathode erosion in vacuum arcs J Phys D: Appl Phys Vol 9, pp 2379-2395 J F Justo, F de Brito Mota, and A Fazzio (2002) First-principles investigation of aSiNx:H Phys Rev B Vol 65, pp 073202:1-073202:4 J K Park, Y.J Baik (2005) The crystalline structure, hardness and thermal stability of AlN/CrN superlattice coating prepared by D.C magnetron sputtering Surf Coat Technol Vol 200, pp 1519-1523 J Lin, W D Sproul, J J Moore (2012) Tribological behavior of thick CrN coatings deposited by modulated pulsed power magnetron sputtering Surf Coat Technol Vol 206, pp 2474-2483 J Musil (2000) Hard and superhard nanocomposite coatings Surf Coat Technol Vol 125, pp 322-330 J Musil, M Jirout (2007) Toughness of hard nanostructured ceramic thin films Surf Coat Technol Vol 201, pp 5148-5152 J Musil, M aek, P Zeman, R erstvý, D Heman, J.G Han, V atava (2008) Properties of magnetron sputtered AlSiN thin films with a low and high Si content, Surf Coat Technol Vol 202, pp 3485-3493 J Neidhardt, S Mrỏz, J.M Schneider, E Strub, W Bohne, B Liedke, W Mửller, C Mitterer (2008) Experiment and simulation of the compositional evolution of TiB thin films deposited by sputtering of a compound target J App Phys Vol 104, pp 063304 J Patscheider (2003) Nanocomposite hard coatings for wear protection MRS Bull 28, 180-183 J Schiứtz, T Vegge, F D Di Tolla, and K W Jacobsen (1999) Atomic-scale 115 [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] simulations of the mechanical deformation of nanocrystalline metal Physical Review B, Vol.60, 11971-11983 J Vetter, R Knaup, H Dweletzki, E Schnider, S Vogler (1996) Hard coatings for lubrication reduction in metal forming Surf Coat Technol Vol 86-87, pp.739-747 J.E Krzanowski (1991) The effect of composition profile on the strength of metallic multilayer structures Scripta Metall Mater Vol 25, pp 1465-1470 J.-E Sundgren, J Birch, G Hakansson, L Hultman, U Helmersson (1990) Growth, structural characterization and properties of hard and wear-protective layered materials Thin Solid Films, Vol 193194 , pp 818-831 J.G Sevillano, In: P Haasen, V Gerold, G Kowtorzs, editors (1980) Strength of metals and alloys, Oxford: Pergamon, 819 J.S Koehler (1970) Attempt to Design a Strong Solid Phys Rev B Vol 2, pp 547551 J.-W Lee, C.-H Cheng, H.-W Chen, L.-W Ho, J.-G Duh, Y.-C Chan (2013) The influence of boron contents on the microstructure and mechanical properties of Cr BN thin films.Vacuum, Vol 87, pp 191-194 K Polychronopoulou, M.A Baker, C Rebholz, J Neidhardt, M OSullivan, A.E Reiter, K Kanakis, A Leyland, A Matthews, C Mitterer (2009) The nanostructure, wear and corrosion performance of arc-evaporated CrBxNy nanocomposite coatings Surf Coat Technol Vol 204, pp 246-255 L A Girifalco and V G Weizer (1959) Application of the Morse Potential Function to Cubic Metals Phys Rev Vol 114 p 687-690 L Giacomazzi and P Umari (2009) First-principles investigation of electronic, structural, and vibrational properties of a-Si3N4 Phys Rev B 80, 144201 L Ouyang and W Y Ching (1996) Systematic approach to generate near-perfect periodic continuous random network models: Application to amorphous Si3N4 Phys Rev B, Vol 54, R15594-97 L.A Donahue, J Cawley, D.B Lewis, J.S Brooks, W.D Munz (1995) Investigation of superlattice coatings deposited by a combined steered arc evaporation and unbalanced magnetron sputtering technique Surf Coat Technol., Vol 76, pp 149158 M Gastreich, J D Gale, and C M Marian (2003) Charged-particle potential for boron nitrides, silicon nitrides, and borosilazane ceramics: Derivation of parameters and probing of capabilities Phys Rev B, Vol 68, 094110:1-094110:17 M Hermann, F Furtmayr, A Bergmaier, G Dollinger, M Stutzmann, M Eickhoff (2005) Highly Si-doped AlN grown by plasma-assisted molecular-beam epitaxy Appl Phys Lett., Vol 86, 192108 M J Demkowicz and A S Argon (2004) High-Density Liquidlike Component Facilitates Plastic Flow in a Model Amorphous Silicon System Phys Rev Lett., Vol 93, 025505 M Misawa, T Fukunaga, K Niihara, T Hirai, and K Suzuki (1979) Structure characterization of CVD amorphous Si3N4 by pulsed neutron total scattering J Non-Cryst Solids, Vol 34, pp 313-321 116 [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] M Nordin, M Larsson, S Hogmark (1998) Mechanical and tribological properties of multilayered PVD TiN/CrN, TiN/MoN, TiN/NbN and TiN/TaN coatings on cemented carbide Surf Coat Technol., Vol 106, pp 234-241 M Setoyama, A Nakayama, M Tanaka, N Kitagawa, T Nomura (1996) Formation of cubic-AlN in TiN/AlN superlattice Surf Coat Technol., Vol 86, pp 225-230 M Vila, D Caceres, and C Prieto (2003) Mechanical properties of sputtered silicon nitride thin films J Appl Phys., Vol 94, pp 7868-7873 M.L Falk and C.E Maloney (2010) Simulating the mechanical response of amorphous solids using atomistic methods Eur Phys J B, Vol 75, pp 405-413 M.P Allen and D.J Tildesley (1991), Computer simulation of liquids, Oxford University Press, Walton Street, Oxford OX2 6DP N Fukumoto, H Ezura, K Yamamoto, A Hotta, T Suzuki (2009) Effects of bilayer thickness and post-deposition annealing on the mechanical and structural properties of (Ti,Cr,Al)N/(Al,Si)N multilayer coatings Surf Coat Technol Vol 203, pp.13431348 N Umesaki, N Hirosaki and K Hirao (1992) Structural characterization of amorphous silicon nitride by molecular dynamics simulation J Non-Cryst Solids, Vol 150, pp 120-125 O Knotek, E Lugscheider, F Loffler, B Bosserhoff, S Schmitz (1996) Superstoichiometric PVD Carbide coatings Mater Sci Eng., Vol 209, pp 394-398 P K Hung, L T Vinh, N V Huy (2012) The bond angle distribution and local coordination for silica glass under densification Phys Scr., Vol 85, 055703 P K Hung, P N Nguyen and D K Belashchenko (1998), Computer simulation of amorphous alloys Co100-xPx and Co81.5B18.5, Izv Akad Nauk SSSR, Metally, 2, 118121 P Kroll (2001) Structure and reactivity of amorphous silicon nitride investigated with density-functional methods J Non-Cryst Solids, Vol 293-295, pp 238-243 P Vashishta, R K Kalia, A Nakano, J P Rino (2011) Interaction potential for aluminum nitride: A molecular dynamics study of mechanical and thermal properties of crystalline and amorphous aluminum nitride J Appl Phys., Vol 109, 033514 (18) P Vashishta, R K Kalia, and I Ebbsjử (1995) Low-energy floppy modes in hightemperature ceramics Phys Rev Lett., Vol 75, pp 858-861 P Walsh el al (2003) Nanoindentation of silicon nitride: A multimillion-atom molecular dynamics study Appl Phys Lett., Vol 82, pp 118-120 P Yashar, S.A Barnett, J Rechner, W.D Sproul (1998) Structure and mechanical properties of polycrystalline CrN/TiN superlattices J Vac Sci Technol A, Vol 16, pp 2913-2918 P.C Yashar, W.D Sproul (1999) Nanometer scale multilayered hard coatings Vacuum, Vol 55, pp.179-190 Q.G Zhou et al.(2003) Corrosion resistance of duplex and gradient CrNx coated H13 steel Appl Surf Sci Vol 211, pp 293-299 R Karcher, L Ley, and R.L Johnson (1984) Electronic structure of hydrogenated and unhydrogenated amorphous SiNx (0x1.6): A photoemission study Phys Rev 117 [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] B, Vol 30, pp 1896-1910 R.A Jaccodine, W.A Schlegel (1966) Measurements of strains at Si-SiO2 interface J Appl Phys Vol 37, pp 2429-2434 R.C Cammarata (1986) The Supermodulus Effect in Compositionally Modulated Thin Films Scripta Matall, Vol 20, pp 479-486 R.F Zhang, S Veprek (2007) Phase stabilities and spinodal decomposition in the Cr1xAlxN system studied by ab initio LDA and thermodynamic modeling: Comparison with the Ti1xAlxN and TiN/Si3N4 systems Acta Materialia Vol 55, pp 4615-4624 R.L Boxman, P.J Martin, D.M Sanders (1995) Handbook of Vacuum Arc Science and Technology, New York: Noyes Publications R.N Bernett, C.L Cleveland, and Uzi Landman (1985) Structure and Dynamics of a Metallic Glass: Molecular-Dynamics Simulations Phys Rev Lett., Vol 55, 2035 R.W Hoffman (1981) Stress distributions and thin film mechanical properties Surf Interface Anal., Vol 3, pp 62-66 S H Sheng, R F Zhang, S Veprek (2013) Decomposition mechanism of Al1xSixNy solid solution and possible mechanism of the formation of covalent nanocrystalline AlN/Si3N4nanocomposites Acta Mater Vol 61, PP 4226-4236 S Veprek (1999) The search for novel, superhard materials J Vac Sci Technol A, Vol 17, pp 2401-2420 S Veprek, A Niederhofer, K Moto, P Nesladek, H.D Mannling, T Bolom (2000) Nanocomposites nc-TiN/a-Si3N4/a-and nc-TiSi2 with hardness exceeding 100 GPa and high fracture toughness Mater Res Soc Symp Proc 581, pp 321-326 S Veprek, A Niederhofer, K Moto, T Bolom, H.D Mannling, P Nesladek, G Dollinger, A Bergmaier (2000) Composition, nanostructure and origin of the ultrahardness in nc-TiN/a-Si3N4/a- and nc-TiSi2 nanocomposites with HV=80 to 105 GPa Surf Coat Technol., Vol 133-134, pp 152-159 S Veprek, Maritza J.G Veprek-Heijman (2008) Industrial applications of superhard nanocomposite coatings Surf Coat Technol Vol 202, pp 5063-5073 S Veprek, Maritza J.G Veprek-Heijman, K Pavla, P Jan (2005) Different approaches to superhard coatings and nanocomposites Thin Solid Films, Vol 476, pp 1-29 S Veprek, P Nesladek, A Niederhofer, F Glatz, M Jilek, M Sima (1998) Recent progress in the superhard nanocrystalline composites: towards their industrialization and understanding of the origin of the superhardness Surf Coat Technol., Vol 108109, pp.138-147 S Veprek, S Reiprich, S Z Li (1995) Superhard nanocrystalline composite materials: The SiN/Si3N4 system Appl Phys Lett., Vol 66, pp 2640-2642 S Zhang, N Chen (2005) Lattice inversion for interatomic potentials in AlN, GaN and InN Chem Phys Vol 309, pp 309-321 S Zirinsky, E A Irene (1978) Selective Studies of Chemical Vapor-Deposited Aluminum Nitride-Silicon Nitride Mixture Films J Electrochem Soc., Vol 125, pp 305-314 118 [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] S.A Barnett, A Madan (1998) Superhard Superlattices Phys World, Vol 11, pp 45-48 S.K Kim, P.V Vinh, J.H Kim, T Ngoc (2005) Deposition of superhard TiAlSiN thin films by cathodic arc plasma deposition Surf Coat Techol Vol 200, pp 13911394 S.K Kim, P.V Vinh, J.W Lee (2008) Deposition of superhard nanolayered TiCrAlSiN thin films by cathodic arc plasma deposition Surf Coat Technol Vol 202, pp 5395-5399 S.K Kim, V.V Le (2010) Deposition of nanolayered CrN/AlBN thin films by cathodic arc deposition: Influence of cathode arc current and bias voltage on the mechanical properties Surf Coat Technol., Vol 204, pp 3941-3946 S.K Kim, V.V Le (2011) Cathodic arc plasma deposition of nano-multilayered ZrN/AlSiN thin films Surf Coat Technol., Vol 206, pp 1507-1510 S.K Kim, V.V Le, P.V Vinh, J.W Lee (2008) Effect of cathode arc current and bias voltage on the mechanical properties of CrAlSiN thin films Surf Coat Technol., Vol 202, pp 5400-5404 S.P Wen, R.L Zong, F.Zeng, Y Gao, F Pan (2007) Evaluating modulus and hardness enhancement in evaporated Cu/W multilayers Acta Mater., Vol 55, pp 345-351 S Li, Y Shi, H Peng (1992) Ti-Si-N films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition Plasma Chem Plasma Process Vol 12, pp 287-297 Sidney Yip et al (2002), Introduction to Modeling and Simulation, MIT OCW, USA T Aiyama, T Fukunaga, K Niihara, T Hirai, and K Suzuki (1979) An X-ray diffraction study of the amorphous structure of chemically vapor-deposited silicon nitride J Non-Cryst Solids, Vol 33, pp 131-139 T Sato, T Yamamoto, H Hasegawa, T Suzuki (2006) Effects of boron contents on microstructures and microhardness in CrxAlyN films synthesized by cathodic arc method Surf Coat Technol Vol 201, pp 1348-1351 T Schulke, P Siemroth (1996) Vacuum arc cathode spots as a self-similarity phenomenon IEEE Trans Plasma Sci., Vol 24, pp 63-64 T.D Nguyen, S K Kim, D B Lee (2010) Oxidation of nano-multilayered CrAlBN thin films between 600 and 1000 C in air Surf Coat Technol., Vol 205, pp S373S378 T.H Courtney (1990) Mechanical behavior of materials, New York: McGraw-Hill, Inc U Bardi et al.(2005) High-temperature oxidation of CrN/AlN multilayer coatings Appl Surf Sci., Vol 252, pp 1339-1349 U Helmersson, S Todorova, S.A Barnett, J.-E Sundgren, L.C Markert and J.E Greene (1987) Growth of singlecrystal TiN/VN strainedlayer superlattices with extremely high mechanical hardness J Appl Phys., Vol 62 (2), pp 481-484 V I Ivashchenko, P E A Turchi and V I Shevchenko (2007) Simulations of the mechanical properties of crystalline, nanocrystalline, and amorphous SiC and Si Phys Rev B, Vol 75, 085209 119 [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] V.I Ivashchenko, S Vepek (2013) First-principles molecular dynamics study of the thermal stability of the BN, AlN, SiC and SiN interfacial layers in TiN-based heterostructures: Comparison with experiments Thin Solid Films, Vol 545, pp 391400 Vo Van Hoang, Nguyen Hung Cuong (2009), Local icosahedral order and thermodynamics of simulated amorphous Fe, Physica B 404, 340-346 W Schintlmeister, O Pacher (1975) Preparation and properties of hardmaterial layers for metal machining and jewelry J Vac Sci Technol., Vol 12, pp 743-748 W.C Oliver and G.M Pharr (1992) An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displascement sensing indentation experiments J Mater Res Vol 7, pp 1564-1583 W.-D Munz (1986) Titanium aluminum nitride films: A new alternative to TiN coatings J Vac Sci Technol A, Vol 4, pp 2717-2725 W.D Sproul (1996) New routes in the preparation of mechanically hard films Science Vol 273, pp 889-892 W.M.C Yang, T Tsakalakos, J.E Hilliard (1977) Enhanced elastic modulus in compositionmodulated goldnickel and copperpalladium foils J Appl Phys Vol 48, pp 876-879 X Chu, M.S Wong, W.D Sproul, S.L Rohde, S.A Barnett (1992) Deposition and properties of polycrystalline TiN/NbN superlattice coatings J Vac Sci Technol A 10, pp 1604-1609 X Chu, S.A Barnett (1995) Model of superlattice yield stress and hardness enhancements J Appl Phys Vol 77, pp 4403-4411 [142] X Hou, K -C Chou (2009) Investigation of isothermal oxidation of AlN ceramics using different kinetic model Corr Sci Vol 51, pp 556-561 [143] Y Liu, Y Kang, N Chen (2003) Ab initio interatomic potentials of cubic boron nitride J Alloys Comp Vol 349, pp 17-22 Y Tanaka, N Ichimiya, Y Onishi, Y Yamada (2001) Structure and properties of Al-Ti-Si-N coatings prepared by the cathodic arc ion plating method for high speed cutting applications Surf Coat Technol Vol 146-147, pp 215-221 Y.Y Yang, M.S Wong, W.J Chia, J Rechner, W.D Sproul (1998) Synthesis and characterization of highly textured polycrystalline AlN/TiN superlattice coatings J Vac Sci Technol A, 16, pp 3341-3347 [144] [145] 120 DANH MC CC CễNG TRèNH CễNG B CA LUN N Van-Vinh Le, Thi-Trang Nguyen, Khac-Hung Pham, (2013) The structural correlation and mechanical properties in amorphous silicon nitride under densification, Journal of Non-Crystalline Solids 363, p.6-12 Van-Vinh Le, Thi-Trang Nguyen, Sun-Kyu Kim, Khac-Hung Pham, (2013) Effect of the Si content on the structure, mechanical and tribological properties of CrN/AlSiN thin films Surface & Coatings Technology 218, p.87-92 Van-Vinh Le, Thi-Trang Nguyen, Sun-Kyu Kim, (2013) The influence of nitrogen pressure and substrate temperature on the structrure and mechanical properties of CrAlBN thin films, Thin Solid Films 548, p.377-384 Nguyen Thi Trang, Le Van Vinh, (2014) Annealing effects on structure and mechanical properties in Al1-xSixN materials The 2nd International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology (ICAMN), Hanoi, Vietnam Nguyen Thi Trang, Nguyen Thi Thu Ha, Le Van Vinh, Pham Khac Hung, (2015) Nghiờn cu nh hng ca nhit lờn cu trỳc v c tớnh ca vt liu Si3N4 bng phng phỏp mụ phng Journal of Science of HNUE, Natural Sci Vol 60, No 4, p 17-24 121 [...]... Ảnh hưởng của nồng độ Si lên cấu trúc, tính chất cơ học của vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN, ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ Si lên cấu trúc vi mô cũng như cơ tính của lớp vật liệu AlSiN; 2) Mối tương quan giữa các đặc trưng cấu trúc và cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN, ảnh hưởng của cấu trúc lớp AlBN lên cơ tính của hệ CrN/AlBN/CrN; 3) Mối liên hệ giữa các đặc trưng cấu trúc và cơ tính của Si3N4... bức tranh về cấu trúc vi mô và cơ chế tăng cường cơ tính của hệ Si3N4 VĐH, một trong hai pha cấu thành nên vật liệu phủ ngoài nanocomposite 2 Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN và lớp vật liệu AlSiN, vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN và hệ CrN/AlBN/CrN, hệ Si3N4 ở trạng thái VĐH Nội dung nghiên cứu của luận án tập trung vào các vấn đề... định thể tích của các quả cầu lỗ hổng Phương pháp nén dãn đơn trục mô hình để nghiên cứu cơ tính của vật liệu 4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Luận án cung cấp các thông tin về ảnh hưởng của nồng độ Si lên cấu trúc, cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN và ảnh hưởng của áp suất khí nitơ (PN), nhiệt 9 độ của đế (TS) lên các thuộc tính cấu trúc cũng như cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN... pháp chế tạo vật liệu phủ ngoài bằng lắng đọng hồ quang plasma và một số phương pháp phân tích vật liệu phủ ngoài) Chương 3: Vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN và CrN/AlBN (Trình bày ảnh hưởng của nồng độ Si lên cấu trúc, cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN Đồng thời trình bày ảnh hưởng của áp suất khí nitơ (PN) và nhiệt độ của đế (TS) lên cấu trúc và cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN) Chương... CrN/AlBN/CrN và Si3N4 VĐH (Trình bày ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ Si lên vi cấu trúc, cơ tính của lớp vật liệu AlSiN và cơ chế phân ly của các pha dung dịch rắn Al1-xSixN Trình bày ảnh hưởng của cấu trúc của lớp AlBN đến tính chất cơ học của hệ CrN/AlBN/CrN Đồng thời trình bày ảnh hưởng của mật độ, của nhiệt độ lên cấu trúc vi mô, cơ tính của Si3N4 VĐH và sự thay đổi của cấu trúc vi mô của Si3N4 VĐH... vi cấu trúc, cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN 2) Giải thích rõ được cơ chế tăng cường cơ tính của của vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN khi nồng độ Si tăng 3) Chỉ ra cơ chế tăng cường cơ tính của hệ CrN/AlBN/CrN khi nguyên tử B khuếch tán vào tinh thể AlN trong lớp AlBN 4) Giải thích rõ cơ chế tăng cường cơ tính của vật liệu Si3N4 VĐH đồng thời chỉ ra mối tương quan giữa cấu trúc vi mô, cơ tính của. .. vật liệu phủ có các tính chất ưu vi t hơn Mặc dù các vật liệu này đã được nghiên cứu bởi cả thực nghiệm và lý thuyết, vẫn tồn tại một số vấn đề về cấu trúc, cơ tính cũng như cơ chế tăng cường cơ tính cần được làm sáng tỏ Ví dụ sự thay đổi của cấu trúc và cơ tính của Si3N4 VĐH ở nhiệt độ cao hoặc sự thay đổi của cấu trúc khi chịu tải trọng lớn, ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ Si lên cấu trúc và cơ tính. .. như cơ tính của các hệ AlSiN, AlBN, Si3N4 VĐH, một trong các vật liệu cấu thành nên các vật liệu phủ ngoài) Chương 2: Phương pháp mô phỏng và phương pháp chế tạo vật liệu phủ ngoài 10 (Trình bày phương pháp mô phỏng ĐLHPT, HPT, các phương pháp phân tích cấu trúc vi mô và phương pháp mô phỏng biến dạng để nghiên cứu cơ tính của các mẫu vật liệu mô phỏng Tiếp theo, trình bày về phương pháp chế tạo vật liệu. .. mới của luận án Luận án đã chỉ ra mối tương quan giữa nồng độ Si trong lớp phủ AlSiN và cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN Đồng thời chỉ ra ảnh hưởng của nhiệt độ đế (TS) và áp suất khí nitơ (PN) lên vi cấu trúc, cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN Luận án đã giải thích rõ được cơ chế tăng cường cơ tính của của vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN khi nồng độ Si tăng là do sự thay đổi đáng kể của. .. khác nhau, cho thấy các đặc tính của vật liệu phủ ngoài tăng mạnh khi chu kỳ hai lớp () của lớp phủ hoặc kích thước của các tinh thể trong vật liệu tạo lớp phủ giảm Bên cạnh các tính chất riêng của từng lớp vật liệu tạo nên vật liệu phủ ngoài, biên giới hạt và lớp tiếp giáp giữa các lớp cũng đóng vai trò quan trọng đối với đặc tính của lớp phủ Lớp phủ đa lớp bao gồm những lớp vật liệu nitride rất mỏng ... VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI CrN/AlSiN VÀ CrN/AlBN 3.1 Vật liệu phủ CrN/AlSiN 49 3.1.1 Chế tạo vật liệu phủ CrN/AlSiN 49 3.1.2 Cấu trúc tính vật liệu phủ CrN/AlSiN 50 3.2 Vật liệu phủ. .. trọng vi c tăng cường tính vật liệu phủ Những hiểu biết cấu trúc, tính hay yếu tố ảnh hưởng đến tính chúng quan trọng vi c thiết kế, chế tạo vật liệu phủ có tính chất ưu vi t Mặc dù vật liệu nghiên. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU VI CẤU TRÚC VÀ CƠ TÍNH CỦA CÁC VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI Chuyên ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT Mã số: 62520401 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT