王博远,喻利花

(江苏科技大学 材料科学与工程学院, 镇江 212003)

由于切削工具或者机械零件常常在一些极端的环境下工作，所以要求其表面具有较高的硬度、较低的摩擦系数、良好的耐腐蚀性以及良好的高温稳定性能[1-2]．薄膜技术是改善材料表面性能的重要手段．由于具有较为优异的力学和耐蚀性能,过渡族金属氮化物薄膜被广泛应用于刀具涂层、工模具涂层等诸多领域．

像诸多过渡族金属氮化物薄膜一样,ZrN薄膜也体现出较高的硬度和良好的摩擦磨损性能．然而,现代加工制造业的飞速发展，使得传统的二元氮化物难以满足其要求,亟需开发一系列兼具诸如力学性能、高温热稳定性能和摩擦磨损性能等更高优异性能的新型材料[3]．研究表明,由于不同种类的金属与金属元素复合后可能出现混合相,所以不同种类的金属元素相互复合制备成的三元或者三元以上复合膜能够体现出其各自所特有的优异性能[4]，这是摆在国内外学者和工程师面前的一个严峻的挑战．例如,由于TiN晶格中的部分Ti原子被Al原子所置换,三元Ti-Al-N复合膜比二元TiN薄膜体现出更为优异的力学性能[5-6]．文献[7-8]中通过在TiN薄膜中添加Mg元素发现,在温度高于650℃时,薄膜中的镁原子会向薄膜表面扩散,导致了MgTiO3相的形成,明显提高了TiN薄膜的抗氧化能力．通过上述分析,有理由推断,较之二元ZrN薄膜,ZrMgN薄膜可能具有更高的高温抗氧化温度．然而,目前国内外关于ZrMgN薄膜微观结构……