1、納米多層膜的高硬度和材料組合的多樣性使其在刀具涂層等表面改性領域有廣闊的應用前景，而這類材料通過微結構強化獲得高硬度的超硬效應更具理論研究價值。 近年來的研究表明，利用納米多層膜晶體生長的“模板效應”可以使通常其相沉積條件下以非晶態(tài)存在的材料晶體化，并使多層膜獲得超硬效應。然而，采用此方法獲得具有超硬效應納米多層膜的具體材料組合仍需進行實驗探索。另一方面，由于刀具在服役中要承受很高的溫升，納米多層膜的高溫穩(wěn)定性是這類材料用于生產

2、的關鍵性能之一。 本文采用反應濺射方法制備了VN/SiO2納米多層膜，研究了氣相沉積時候通常為非晶態(tài)的SiO2和 Si3N4在VN和TiAlN晶體層上的晶化條件以及VN/SiO2、TiAlN/Si3N4納米多層膜的生長結構，超硬效應和強化機制；考察了TiAlN/Si3N4多層膜的高溫穩(wěn)定性。 研究結果表明： 1．用V靶和SiO2靶在Ar-N2混合氣氛中進行反應濺射可以方便地制備VN/SiO2納米多層膜。在由此制備

3、的VN/SiO2納米多層膜中，通常以非晶態(tài)存在的SiO2在其厚度小于約1nm時，因VN晶體層模板效應而晶化為NaCl結構的贗晶體，并與VN層形成具有明晰界面的共格外延生長結構的柱狀晶，多層膜呈現(xiàn)強烈的（200）織構。相應地，多層膜的硬度得到顯著提高，最高硬度達到34GPa。隨著SiO2層厚度的進一步增加，SiO2層逐漸轉變?yōu)榉蔷B(tài)，破壞了多層膜的共格外延生長，其硬度也隨之降低。 2. VN層厚度的增加對納米多層膜的生長結構影響不

4、明顯，多層膜隨著VN厚度的增加仍保持共格外延生長方式，多層膜的硬度增量逐步減小，至VN層厚達37nm時，多層膜的硬度與VN單層膜相當。由于反應濺射VN具有很高的沉積效率，利用在Ar-N2氣氛中制備高硬度氮化物/氧化物納米多層膜方法具有廣闊的工業(yè)應用前景。 3. 在TiAlN/Si3N4納米多層膜中，NaCl結構的TiAlN模層可以使Si3N4 在小于0.9nm時形成晶體態(tài)，并與晶體層形成共格外延生長結構，TiAlN/Si3N4多