第十五届全国表面工程青年学术会议

过渡金属氮化物（TMN）是经典高硬、耐热、耐蚀陶瓷相，已作为防护涂层得到广泛应用。但其高脆性使其容易突然断裂失效，降低其在极端工况下可靠性。克服脆性制约是领域内长期挑战与难题。位错是材料变形的基本载体，然而长期以来我们缺乏对陶瓷涂层位错的认识。我们的近期研究发现，Mo的固溶缓解TiN涂层位错核心应力集中，使其制备态纳米晶储存高密度纳米位错（1.9×10¹¹/cm²），可提供有效局部塑性变形，提高韧性；同时，变形过程中位错增殖，位错密度提高约50%，提供了约5.1 GPa的加工硬化，证明了高密度位错对陶瓷涂层的硬度和韧性均有直接且显著的贡献。
在此基础上，进一步添加C，制备了TiMoCN涂层，该体系具有强调幅分解驱动力，制备态直接形成纳米调幅结构，形成纳米尺度上成分起伏：富Mo-N和贫Mo-N层在纳米尺度上周期性交替，伴随形成超高密度、多滑移系位错（1.32×10¹²/cm²），较TiMoN提高了6倍，促使硬度和韧性再度提升。增加C含量，调幅分解驱动力增强，TiMoCN从完全柱状晶结构向纳米-非晶复合结构演变，综合力学性能测试表明，完全固溶态的样品硬度和韧性均最佳。本研究为陶瓷涂层强韧化提供了新途径。

氮化物涂层,位错,强韧化