《表3 高熵合金薄膜的硬度和弹性模量》

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《高熵合金薄膜研究现状与展望》

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表3总结了部分高熵合金薄膜的硬度和弹性模量。从表3中可以看出，相比于高熵合金金属薄膜，高熵合金化合物薄膜的硬度和模量整体呈现出升高趋势，例如（Ti Al Cr Nb Y）C[12]和（Ti Al Cr Si V）N[15]等。由氮化物和非氮化物形成元素共同组成的高熵合金氮化物薄膜的最高硬度都低于20 GPa，例如（Fe Co Ni Cr Cu Al0.5）N[5]、（Al Cr Mo Ni Ti）N[45]。但是，非氮化物和碳化物形成元素对于高熵合金氮化物和碳化物薄膜力学性能的影响少有研究。值得注意的是，制备方法对于高熵合金薄膜的硬度也有一定的影响。例如，采用真空电弧沉积法制备的（Ti VZr Nb Hf）N[46]高熵合金氮化物薄膜的硬度高达66 GPa，这是因为真空电弧沉积制备的薄膜致密度好，与基底的结合力强，同时由于高能离子的轰击作用在薄膜表面产生压应力，使得薄膜具有很高的硬度。直流磁控溅射沉积的薄膜质量相对较差，而且存在较多缺陷，硬度相对较低；射频磁控溅射沉积的薄膜组织较为致密、表面光滑、质量较好，因此薄膜硬度较高。另外，磁控溅射中基底偏压的增加也有利于提高薄膜的硬度，这是由于基底偏压的增加，不仅使薄膜的致密度提高，同时增大了薄膜中的残留压应力，从而提高了薄膜的硬度，例如（Al Cr Ta Ti Zr）N[6，37]。从表3中可以看出，高熵合金薄膜中硬度大于40 GPa的薄膜种类仍然较少，因此超高硬度高熵合金薄膜具有很大的发展潜力，可以采用掺杂间隙元素C和N等、选择合适的制备方法、调节工艺参数，来制备具有超高硬度的高熵合金薄膜。