本书主要介绍了国内外硬质薄膜、韧化薄膜的最新研究进展，对薄膜强韧化的方法、机理，强韧性能表征方法进行了较为系统的总结和梳理。同时，虽然本书主要论述了气相沉积技术制备的厚度为若干微米以下薄膜的强韧化，但本书所论述的强韧化方法、机理、表征方法对于喷涂、刷镀、堆焊等其他厚涂层制备技术同样适用。本书对于强韧薄膜的研究具有重要的参考意义，可供从事气相沉积硬质薄膜领域研究的科研人员参考，也适合各高校、研究所、企
业相关专业的教师、研究生和技术人员阅读。Research progress on hard-yet-tough vapor deposition coatings are introduced and discussed in this book,the strengthening and toughening techniques,mechanism and property characterization are reviewed.Although this book mainly describes the micro-meter other than milli-meter thickness coating,it still has important reference value for thick coatings e.g.spraying,brushplating,overlaying etc.This book has important reference significance for hard-yet-tough thin films,it is written in the way that researcher and engineers dealing with vapor deposition hard coating will find it useful.Readers in surface engineering field from universities,institutes and enterprises will also find it helpful.
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前言0
第1章 薄膜制备方法11.1 基本概念21.1.1 薄膜生长过程2
1.1.2 薄膜结构模型3
1.1.3 等离子体5
1.2 物理气相沉积61.2.1 蒸发镀膜6
1.2.2 溅射镀膜8
1.2.3 离子镀膜10
1.2.4 离子束辅助气相沉积14
1.3 化学气相沉积151.3.1 化学反应原理16
1.3.2 化学气相沉积技术的分类和简介16
1.3.3 化学气相沉积过程及特点21
1.3.4 化学气相沉积技术在工模具上的应用23
1.4 气相沉积技术的应用及进展24
1.5 小结25
第2章 薄膜强化技术262.1 薄膜的强化方法272.1.1 细晶强化27
2.1.2 强化晶界29
2.1.3 固溶和析出强化32
2.1.4 离子束辅助轰击强化33
2.1.5 多层强化34
2.2 常见硬质薄膜类型362.2.1 纳米多层膜36
2.2.2 纳米复合膜47
2.2.3 非晶碳膜60
2.3 小结63
第3章 薄膜韧化技术643.1 概念及内涵653.1.1 从断裂能角度理解韧化65
3.1.2 断裂韧性（KIC）67
3.1.3 能量释放率（GIC）69
3.2 薄膜的韧化方法703.2.1 韧性相韧化72
3.2.2 纳米晶结构设计韧化77
3.2.3 成分和结构梯度韧化79
3.2.4 多层结构韧化81
3.2.5 压应力韧化98
3.2.6 相变韧化98
3.2.7 碳纳米管韧化99
3.3 高韧性薄膜的设计103
3.4 小结104
第4章 薄膜的强韧原理、关键力学指标及其表征1074.1 强韧化力学原理1084.1.1 材料强韧化的三个层次108
4.1.2 从微观结构角度理解薄膜的强韧化111
4.2 强韧化关键力学指标122
4.3 强韧化力学指标表征方法及应用1344.3.1 硬度（H）及弹性模量（E）134
4.3.2 结合强度142
4.3.3 韧性155
4.4 小结188
第5章 薄膜内应力对强韧化的影响1895.1 气相沉积薄膜的内应力1895.1.1 内应力概念189
5.1.2 薄膜内应力产生的原因192
5.1.3 薄膜内应力的测试方法196
5.1.4 薄膜内应力的调控203
5.2 内应力对强韧化力学性能的影响2125.2.1 内应力对硬度的影响212
5.2.2 内应力对结合强度的影响218
5.2.3 内应力对韧性的影响227
5.3 典型薄膜体系的内应力与强韧性能研究2355.3.1 Ti薄膜的残余应力与力学性能235
5.3.2 Ti/TiN多层薄膜的内应力与力学性能237
5.3.3 Cu/Si薄膜的内应力与力学性能243
5.3.4 SiNx：H薄膜的内应力与断裂韧性246
5.4 小结254
第6章 薄膜强韧化技术实例2556.1 耐磨损CrN基薄膜的强韧化2566.1.1 工艺方法对强韧性能的影响257
6.1.2 多层结构提高强韧性能259
6.1.3 合金化提高强韧性能260
6.2 耐冲蚀ZrN基薄膜的强韧化2646.2.1 工艺方法对强韧性能影响265
6.2.2 多层结构提高强韧性能266
6.2.3 合金化提高强韧性能267
6.3 非晶碳膜强韧化2736.3.1 典型强韧非晶碳膜的力学性能及影响因素273
6.3.2 合金化实现碳基薄膜的强韧化275
6.3.3 膜层结构设计实现碳基薄膜强韧化277
6.4 小结283
参考文献285
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