一种高强韧氮化物薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种高强韧氮化物薄膜及其制备方法和应用，该氮化物薄膜的成分表达式为：(Ti<subgt;a</subgt;Al<subgt;b</subgt;Nb<subgt;c</subgt;Ta<subgt;d</subgt;X<subgt;e</subgt;)N，X为Hf、Zr、V、Cr、Mo中的一种或两种；该氮化物薄膜的纳米硬度达33.07±2.12 GPa，H<supgt;3</supgt;/E<supgt;2</supgt;值达0.325 ± 0.014；其（200）面的（2×11×1）超胞与a‑SiO<subgt;2</subgt;的（0 ‑5 8）晶面的（√3R30×8×5）超胞的错配度δ ≤ 3%。通过合金靶材的N<subgt;2</subgt;反应磁控溅射将上述氮化物薄膜沉积在SiO<subgt;2</subgt;片表面制成谐振式传感器的芯片，再将该谐振式传感器安装到夹持装置上，利用该谐振式传感器来检测该夹持装置对工件的夹紧力，测试表明该装置的力频线性度达到99%以上。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及氮化物薄膜，具体涉及一种高强韧性氮化物薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

1、在工业自动化、数字化的发展趋势下，自动化工装与智能传感器结合的相关系统与产品是急迫的需求之一。针对精密加工行业的智能传感器的开发与应用逐渐受到重视，如新能源车制造、航空航天、海洋等工业重装产品。其工装夹治具在夹持力维持、定位等方面，需要智能传感器进行各种物理参数的实时监测与感应，确认其夹持力可维持稳定状态与安全性，以适应不同形状、尺寸的加工对象，提高生产效率与产品质量。这对传感器的力学响应时间、精度、重复性等参数提出了较高的要求。

2、谐振式传感器在力学响应时间、精度、重复性等参数上具有明显的优势。其原理是利用压电材料的逆压电效应使其产生固定频率的谐振基频，当受到外力作用时其谐振频率发生变化，并且与外力强度成正比，以此测算出外力数值。但是精密加工过程中，工装夹治具通常需要较大的夹持力来维持加工稳定性，这导致传感器会发生一定程度的形变，并进一步影响到电极层。目前谐振式传感器的电极主要是金、银等导电性优异的软金属，其受力变形会导致传感器整体频率的改变，从而引发测本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高强韧氮化物薄膜，其特征在于，该薄膜的成分表达式为：(TiaAlbNbcTadXe)N，其中a=10-30、b=10-30、c=10-30、d=10-30、e=0-20，|(a+b)-(c+d)| ≤ 15，且a+b+c+d+e=100，X为V、Hf、Zr、Cr、Mo中的一种或两种；该薄膜纳米硬度≥20 GPa，韧性H3/E2值≥0.15。

2.根据权利要求1所述的高强韧氮化物薄膜，其特征在于，该薄膜的晶体结构中（200）面的（2×11×1）超胞与a-SiO2单晶的（0 -5 8）晶面的（√3R30×8×5）超胞的错配度δ ≤3%，(TiaAlbNbcTadXe)N/...

【技术特征摘要】

1.一种高强韧氮化物薄膜，其特征在于，该薄膜的成分表达式为：(tiaalbnbctadxe)n，其中a=10-30、b=10-30、c=10-30、d=10-30、e=0-20，|(a+b)-(c+d)| ≤ 15，且a+b+c+d+e=100，x为v、hf、zr、cr、mo中的一种或两种；该薄膜纳米硬度≥20 gpa，韧性h3/e2值≥0.15。

2.根据权利要求1所述的高强韧氮化物薄膜，其特征在于，该薄膜的晶体结构中（200）面的（2×11×1）超胞与a-sio2单晶的（0 -5 8）晶面的（√3r30×8×5）超胞的错配度δ ≤3%，(tiaalbnbctadxe)n/a-sio2的界面结合力在3.5n以上。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的高强韧氮化物薄膜的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

4.根据权利要求3所述的高强韧氮化物薄膜的制备方法，其特征在于，步骤s3中，选用全组分合金单靶进行n2反应溅射，或者使用多个含1种及以上组分合金靶进行n2反应共溅射。

5.根据权利要求3所述的高强韧氮化物薄膜的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述基底的厚度为10μm-1000μm，所述基底的材料为a-sio2单晶at切型，或...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵长春，王方方，温繁，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：