بررسی چقرمگی شکست و حساسیت به نرخ کرنش لایه نازک نیترید تانتالوم تولید شده به روش کندوپاش مغناطیسی واکنشی

نیترید تانتالوم به دلیل سختی بالا و مقاومت به خوردگی خوب توانسته است توجهات زیادی را به عنوان پوششی مناسب جلب نماید. اما چقرمگی شکست لایه‌های نازک نیترید تانتالوم که یکی از عوامل تاثیرگذار بر طول عمر پوشش است، هنوز به خوبی بررسی نشده است. در این پژوهش، برای نخستین بار، چقرمگی شکست، پلاستیسیته و حساسیت به نرخ کرنش لایه های نازک نیترید تانتالوم به کمک روش نانو فرورونده بررسی و ارزیابی شد. در این بررسی نشان داده شده که تغییرات چقرمگی شکست فازهای مختلف نیترید تانتالوم از mpa√m 6/0 تا mpa√m 7/8 بسته به میزان نیتروزن موجود در سیستم لایه نشانی و به تبع آن نیتروژن موجود در شبکه نیترید تانتالوم افزایش می‌یابد. همچنین دو فاز مهم نیترید تانتالوم یعنی γta2n و δtan دارای حساسیت به نرخ کرنش منفی و مثبت هستند که می‌توان این رفتار را به تغییرات ساختار فازی حین انجام آزمون نسبت داد.

Fracture toughness and plasticity evaluation of sputter deposited tantalum nitride thin film

Although tantalum nitride coatings have recently been attracted researchers’ attentions due to their high hardness and corrosion resistance, the fracture toughness and deformation plasticity of thin tantalum nitride film has not been well investigated yet. In this research, for the first time, the fracture toughness, strain rate sensitivity and plasticity of sputter deposited tantalum nitride thin films have been evaluated using nano indentation technique and SEM micrographs. It was shown that the fracture toughness was increases from 0.6 to 7.8 MPa√m with increasing the nitrogen in sputtering chamber. This increase was attributed to the structural evolution from a hexagonal γTa2N phase to the hexagonal εTaN and face centered cubic δTaN phases, determined by XRay Diffraction analysis. The plasticity of the TaN films evaluations indicated that the ratio of plastic work to total work was increased from 50% to 57% and 80%with phase variation from γTa2N to εTaN and δTaN, respectively.