周期性掺氮金刚石多层膜

韧性达 18.2 MPa·m¹ᐟ²

通过周期性掺氮引入交变应力场，同质外延多层膜将单晶金刚石的断裂韧性提升至籽晶的2.1倍，有望用于高压压砧和单点金刚石刀具。

Zhao, Yun · Tu, Juping · 陈良贤 · Junjun, Wei · 刘金龙 · 李成明

International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials 2023

具体参数

断裂韧性

{'zh': '18.2', 'en': '18.2'} MPa·m1/2

杨氏模量

{'zh': '1000', 'en': '1000'} GPa

断裂韧性提升倍数

{'zh': '2.1', 'en': '2.1'}

最优单层厚度

{'zh': '96', 'en': '96'} nm

技术优势

韧性翻倍

周期性掺氮形成的交变拉压应力场使断裂韧性达到HPHT籽晶基体的2.1倍，显著提升抗裂纹扩展能力。

应力可控

通过调整单层厚度（约96 nm）可调控交变应力场，获得最佳韧性。

应用场景

• 高压压砧：高韧性使压砧在超高压下不易开裂，延长使用寿命。
• 单点金刚石刀具：更高的断裂韧性让刀具在断续切削中抵抗崩刃，提升加工稳定性。
• 超精密加工：刀具耐用度提高，有助于保持镜面加工精度和表面质量。
• 极端环境部件：韧性的提升使金刚石部件在高压、高载荷等苛刻条件下更可靠。