Luận án Nghiên cứu vi cấu trúc và cơ tính của các vật liệu phủ ngoài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU VI CẤU TRÚC VÀ CƠ TÍNH CỦA CÁC VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU VI CẤU TRÚC VÀ CƠ TÍNH CỦA CÁC VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI Chuyên ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT Mã số: 62520401 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. LÊ VĂN VINH 2. PGS.TSKH. PHẠM KHẮC HÙNG HÀ NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Tất cả các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Trang LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Lê Văn Vinh và PGS. TSKH. Phạm Khắc Hùng, những người Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện làm việc của Bộ môn Vật lý tin học, Viện Vật lý kỹ thuật, Viện Đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội dành cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân, đồng nghiệp đã dành những tình cảm, động viên giúp đỡ tôi vượt qua những khó khăn để hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày 26 tháng 02 năm 2016 Nguyễn Thị Trang MỤC LỤC Danh mục các từ viết tắt và ký hiệu ......................................................................... 1 Danh mục các bảng biểu .......................................................................................... 2 Danh mục các hình vẽ và đồ thị ............................................................................... 4 MỞ ĐẦU ................................................................................................................................. 8 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1.Vật liệu phủ ngoài cứng và siêu cứng ................................................................ 12 1.1.1. Vật liệu phủ ngoài nanocomposite ........................................................ 13 1.1.2. Vật liệu phủ ngoài đa lớp đồng cấu trúc và dị cấu trúc .......................... 15 1.1.3. Một số cơ chế tăng cường độ cứng của lớp phủ đa lớp .......................... 16 1.2. Vật liệu Si3N4, AlSiN và CrN/AlBN/CrN ........................................................ 21 1.2.1. Hệ Si3N4 ............................................................................................... 21 1.2.2. Hệ AlSiN .............................................................................................. 23 1.2.3. Hệ CrN/AlBN/CrN ............................................................................... 25 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI 2.1. Phương pháp ĐLHPT và phương pháp HPT. ................................................... 27 2.1.1. Phương pháp ĐLHPT ........................................................................... 27 2.1.2. Phương pháp HPT ................................................................................. 31 2.2. Các phương pháp phân tích vi cấu trúc của mô hình ........................................ 31 2.2.1. Hàm phân bố xuyên tâm ....................................................................... 31 2.2.2. Số phối trí và độ dài liên kết .................................................................. 33 2.2.3. Phân bố góc liên kết .............................................................................. 33 2.2.4. Phân bố quả cầu lỗ hổng ....................................................................... 33 2.2.5. Phân bố simplex .................................................................................... 36 2.2.6. Phương pháp phân tích lân cận chung (CNA)........................................ 37 2.3. Phương pháp mô phỏng biến dạng ................................................................... 38 2.3.1. Mô-đun đàn hồi. .................................................................................... 38 2.3.2. Biến dạng theo một trục ........................................................................ 39 2.4. Phương pháp chế tạo vật liệu phủ ngoài bằng hồ quang chân không plasma. ... 40 2.4.1. Sự hình thành plasma của hồ quang catốt .............................................. 40 2.4.2. Các thành phần của hồ quang chân không catốt .................................... 41 2.4.3. Quá trình lắng đọng vật liệu phủ ngoài .................................................. 43 2.5. Một số phương pháp phân tích vật liệu phủ ngoài.. .......................................... 44 2.5.1. Nhiễu xạ tia X. ...................................................................................... 44 2.5.2. Kính hiển vi điện tử quét và kính hiển vi quang học .............................. 45 2.5.3. Kính hiển vi điện tử truyền qua. ............................................................ 45 2.5.4. Kỹ thuật phân tích vi mô bằng thiết bị quét đầu dò điện tử .................... 46 2.5.5. Phổ quang điện tử tia X ......................................................................... 46 2.5.6. Thí nghiệm đo độ cứng ......................................................................... 47 2.5.7. Thí nghiệm đo ứng suất ......................................................................... 48 2.5.8. Thí nghiệm đo độ mòn .......................................................................... 48 CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI CrN/AlSiN VÀ CrN/AlBN 3.1. Vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN ......................................................................... 49 3.1.1. Chế tạo vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN. ................................................. 49 3.1.2. Cấu trúc và cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN .......................... 50 3.2. Vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN .......................................................................... 55 3.2.1. Chế tạo vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN. ................................................. 55 3.2.2. Cấu trúc và cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN .......................... 55 CHƯƠNG 4. HỆ AlSiN, CrN/AlBN/CrN VÀ Si3N4 VÔ ĐỊNH HÌNH 4.1. Hệ AlSiN. ........................................................................................................ 66 4.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ Si lên cấu trúc vi mô và cơ tính của hệ Al1-xSixN ........................................................................................................ 66 4.1.2. Ảnh hưởng của quá trình nguội nhanh lên cấu trúc và cơ tính của hệ Al1-xSixN ................................................................................................... 71 4.2. Hệ CrN/AlBN/CrN. ......................................................................................... 83 4.2.1. Xây dựng các mẫu CrN/AlBN/CrN ...................................................... 83 4.2.2. Cấu trúc vi mô của AlBN vô định hình ................................................. 86 4.2.3. Cơ tính của hệ CrN/AlBN/CrN ............................................................. 87 4.3. Hệ Si3N4 vô định hình ...................................................................................... 88 4.3.1. Xây dựng các mẫu mô phỏng Si3N4. ..................................................... 88 4.3.2. Cấu trúc vi mô của Si3N4 VĐH ............................................................. 89 4.3.3. Tương quan giữa phân bố góc liên kết và tỉ phần của các đơn vị cấu trúc trong các mẫu Si3N4 .............................................................................................. 102 4.3.4. Cơ tính của vật liệu Si3N4 VĐH .......................................................... 106 KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 112 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ........... 121 1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ĐLHPT Động lực học phân tử HPT Hồi phục tĩnh VĐH, vđh- Vô định hình tt- Tinh thể PBXT Phân bố xuyên tâm SPTTB Số phối trí trung bình CNA Phân tích lân cận chung PBGLK Phân bố góc liên kết PBBKLH Phân bố bán kính lỗ hổng LH Lỗ hổng XRD Nhiễu xạ tia X XPS Phổ quang điện tử tia X SEM Kính hiển vi điện tử quét TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua HRTEM Kính hiển vi điện tử truyền qua có độ phân giải cao EPMA Phân tích vi mô bằng thiết bị quét đầu dò điện tử SAED Nhiễu xạ điện tử lựa chọn vùng SIMS Khối phổ ion thứ cấp fcc Lập phương tâm mặt h- Lục giác 2 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thành phần, chu kỳ hai lớp (Λ), tỉ lệ độ dày (l2/Λ), kích thước hạt trong các lớp phủ đa lớp CrN/AlSiN. Trang 51 Bảng 3.2 Độ cứng, mô-đun đàn hồi, ứng suất của các lớp phủ đa lớp CrN/AlSiN. 53 Bảng 3.3 Thành phần, kích thước hạt, độ cứng, mô-đun I-âng, ứng suất của vật liệu phủ ngoài CrAlBN được lắng đọng ở các áp suất PN khác nhau và nhiệt độ Ts=300 °C 57 Bảng 3.4 Kích thước hạt, mô-đun I-âng, ứng suất của vật liệu phủ ngoài CrAlBN ở các nhiệt độ TS khác nhau và áp suất PN=1,33 Pa. 63 Bảng 4.1 Các đặc trưng cấu trúc và mô-đun đàn hồi Iâng của Al1-xSixN VĐH: rα,β - vị trí của đỉnh đầu tiên của hàm PBXT gα,β(r); Zα,β - số phối trí trung bình; Six, Aly - tỉ phần các đơn vị cấu trúc SiNx và AlNy; E- mô-đun đàn hồi I-âng. 69 Bảng 4.2 Các đặc trưng cấu trúc và mô-đun đàn hồi Iâng của Al1-xSixN ở 300 K: rα,β - vị trí của đỉnh đầu tiên của hàm PBXT gα,β(r); Zα,β - số phối trí trung bình; Six, Aly - tỉ phần các đơn vị cấu trúc SiNx và AlNy; E- mô-đun đàn hồi I-âng. 75 Bảng 4.3 Các đặc trưng cấu trúc và mô-đun đàn hồi Iâng của Al1-xSixN ở 700 K: rα,β - vị trí của đỉnh đầu tiên của hàm PBXT gα,β(r); Zα,β - số phối trí trung bình; Six, Aly - tỉ phần các đơn vị cấu trúc SiNx và AlNy; E- mô-đun đàn hồi I-âng. 80 Bảng 4.4 Các đặc trưng cấu trúc và mô-đun đàn hồi Iâng của Al1-xSixN ở 900 K: rα,β - vị trí của đỉnh đầu tiên của hàm PBXT gα,β(r); Zα,β - số phối trí trung bình; Six, Aly - tỉ phần các đơn vị cấu trúc SiNx và AlNy; E- mô-đun đàn hồi I-âng. 81 Bảng 4.5 Các hệ số thế tương tác giữa các nguyên tử Cr, Al, B và N. 84 Bảng 4.6 Đặc tính cơ học của các hệ CrN/AlBN/CrN với lớp AlBN có cấu trúc khác nhau: d-kích thước của tinh thể h-AlBN; E- mô-đun đàn hồi I-âng. 86 Bảng 4.7 Các đặc trưng cấu trúc cơ bản của Si3N4 VĐH có mật độ khác 91 3 nhau: rα-β - độ dài liên kết giữa nguyên tử α-β; Zα-β- SPT trung bình. Bảng 4.8 Các đặc trưng cấu trúc cơ bản của Si3N4 VĐH tại các nhiệt độ khác nhau: rα-β - độ dài liên kết giữa nguyên tử α-β; Zα-β- SPT trung bình. 92 Bảng 4.9 Tỉ phần các đơn vị cấu trúc SiNx (Six), các liên kết NSiy (Ny) và đỉnh chính của PBGLK , của Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau, tại nhiệt độ 300K. 93 Bảng 4.10 Tỉ phần các đơn vị cấu trúc SiNx (Six), các liên kết NSiy (Ny) và đỉnh chính của PBGLK , của Si3N4 VĐH tại các nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K, với mật độ ρ= 2,40 g.cm-3. 94 Bảng 4.11 Tỉ phần các đơn vị cấu trúc SiNx (Six), các liên kết NSiy (Ny) và đỉnh chính của PBGLK , của Si3N4 VĐH tại các nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K, với mật độ ρ= 2,80 g.cm-3. 94 Bảng 4.12 Tỉ phần các đơn vị cấu trúc SiNx (Six), các liên kết NSiy (Ny) và đỉnh chính của PBGLK , của Si3N4 VĐH tại các nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K, với mật độ ρ= 3,10 g.cm-3. 94 Bảng 4.13 Tỉ lệ Vvoid/V trong các mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau tại các nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K. 102 Bảng 4.14 Các đặc tính cơ học của các mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau tại nhiệt độ 300K: E-Mô-đun đàn hồi I âng; σy - ứng suất chảy; σf - ứng suất chảy dẻo. 107 Bảng 4.15 Mô-đun đàn hồi Iâng của các mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau tại các nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K. 109 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 2.1 Minh hoạ điều kiện biên tuần hoàn. Trang 28 Hình 2.2 Mô hình tính toán gần đúng Ewald Summation trong không gian hai chiều, mạng tuần hoàn 3x3 được dựng lên từ ô cơ sở có tâm n(0,0). 29 Hình 2.3 Quả cầu lỗ hổng và sự sắp xếp của chúng; a) LH và các nguyên tử lân cận; b) LH nhỏ nằm trong LH lớn (trái) và hai LH gần nhau (phải), những LH này được loại bỏ khỏi hệ; c) đám LH; d) Ống LH. 34 Hình 2.4 Đường cong ứng suất-biến dạng (Stress-Strain) của SiC vô định hình ở 300 K 40 Hình 2.5 Sơ đồ đơn giản của hệ hồ quang chân không catốt 42 Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống lắng đọng hồ quang plasma (1-Bia, 2-Đế, 3-Tác nhân, 4-Lò đốt, 5-Bộ phận tạo chân không, 6-Lá chắn, 7-Bơm Turbo, 8- Bơm quay) 43 Hình 3.1 Phổ nhiễu xạ XRD của lớp phủ đa lớp CrN/AlSiN được lắng đọng trên đế với ca-tốt là hợp kim có nồng độ Si thay đổi. 50 Hình 3.2 Ảnh TEM và ảnh SAED của các lớp phủ đa lớp CrN/AlSiN: a) S1, b) S2, c) S3 và d) S4. 52 Hình 3.3 Ảnh HR-TEM của các lớp phủ đa lớp CrN/AlSiN: a) S1 và b) S3. 52 Hình 3.4 Các đường cong chịu tải-khử tải đặc trưng của các lớp phủ đa lớp CrN/AlSiN đo bằng phép đo nano-indentation 54 Hình 3.5 Hệ số ma sát (COF) và tốc độ mài mòn các lớp phủ đa lớp 54 Hình 3.6 (a). Phổ nhiễu xạ XRD của vật liệu phủ ngoài CrAlBN được lắng đọng ở nhiệt độ đế TS=300 °C và áp suất PN khác nhau; (b). Chi tiết các đỉnh nhiễu xạ của CrAlBN. 56 Hình 3.7 Ảnh HR-TEM và SAED của vật liệu phủ ngoài CrAlBN được lắng đọng ở nhiệt độ đế TS=300 °C và áp suất PN thay đổi: (a) 1,33 Pa; (b) 4 Pa [119]; (c) 6,67 Pa và (d) 9,33 Pa. 58 Hình 3.8 (a) Nồng độ nguyên tử; (b) Phổ XP của đỉnh N1s; (c) Dữ liệu TOF- SIMS của Cr, Al, B bên trong vật liệu phủ ngoài được lắng đọng ở PN =1,33 Pa và TS =300 °C. 59 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ cứng và mô-đun I-âng của vật 60 5 liệu phủ ngoài CrAlBN được lắng đọng ở nhiệt độ TS=300 °C và áp suất PN khác nhau vào độ dịch chuyển . Hình 3.10 (a). Phổ nhiễu xạ XRD của vật liệu phủ ngoài CrAlBN được lắng đọng ở áp suất PN=1,33 Pa và nhiệt độ TS khác nhau; (b). Chi tiết các đỉnh nhiễu xạ của CrAlBN. 62 Hình 3.11 Ảnh HR-TEM và SAED của vật liệu phủ ngoài CrAlBN được lắng đọng ở áp suất PN=1,33 Pa và nhiệt độ TS khác nhau: (a) 250 °C, (b) 350 °C và (c) 400 °C 63 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ cứng và mô-đun I-âng của vật liệu phủ ngoài CrAlBN được lắng đọng ở áp suất PN =1,33 Pa và nhiệt độ TS khác nhau vào độ dịch chuyển. 64 Hình 4.1 a) Hàm PBXT cặp và b) PBGLK của mẫu Al0.88Si0.12N vô định hình 68 Hình 4.2 Phân bố bán kính lỗ hổng trong các mẫu Al1-xSixN VĐH 70 Hình 4.3 Các đường cong ứng suất-biến dạng của các mẫu Al1-xSixN VĐH 71 Hình 4.4 (a, b, c) HPBXT cặp của các mẫu Al1-xSixN ở nhiệt độ 300 K 73 Hình 4.5 Hàm PBXT cặp gAl-N(r)của mẫu S2 (Al0.8Si0.2N) ở các nhiệt độ khác nhau. 74 Hình 4.6 PBGLK N-Al-N và N-Si-N của các mẫu AlN, S2, S4 và Si3N4 ở nhiệt độ 300 K. 74 Hình 4.7 Hình ảnh cấu trúc nguyên tử bên trong các mẫu Al1-xSixN ở 300 K (8,4x33,6x33,6 Ǻ): a) AlN, b) S1, c) S2, d) S3, e) S4, f) Si3N4 (nguyên tử N, Al, Si có mầu lần lượt là xám, xanh, đỏ. 77 Hình 4.8 Các tinh thể AlN fcc trong hình hộp có kích thước (33,6×33,6×33,6 Å) bên trong các mẫu ở 300 K được nhận biết bởi kĩ thuật CNA: a) S1, b) S2, c) S3 và d) S4. 78 Hình 4.9 Phân bố bán kính lỗ hổng bên trong các mẫu Al1-xSixN ở nhiệt độ 300 K 79 Hình 4.10 Ảnh hưởng của thời gian ủ nhiệt lên tổng năng lượng của mẫu S3 79 Hình 4.11 Các đường cong ứng suất-biến dạng của các mẫu Al1-xSixN ở nhiệt độ 300, 700 và 900 K. 82 Hình 4.12 (a) Thế tương tác cặp tính theo phương trình (4.1, 4.3); (b) Tương quan giữa năng lượng toàn phần và hằng số mạng của hệ CrN, AlN và BN. 85 6 Hình 4.13 Cấu trúc của vùng trung tâm của các mẫu CrN/AlBN/CrN: (a) ε=0, (b) ε=0,14 và (c) ε=0,3. 85 Hình 4.14 Hàm PBXT và PBGLK của vật liệu AlBN VĐH 86 Hình 4.15 Đường cong ứng suất-biến dạng của các mẫu CrN/AlBN/CrN 87 Hình 4.16 Hàm PBXT toàn phần của Si3N4 VĐH ở nhiệt độ 300 K, mật độ 2,62 g.cm-3 và hàm PBXT thực nghiệm 90 Hình 4.17 Hàm PBXT cặp của Si3N4 VĐH tại các nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K với mật độ 2,80 g.cm-3. 90 Hình 4.18 Cấu trúc mạng của mô hình M31 (8,4×25,8×25,8 Å) gồm các đơn vị cấu trúc SiN3 (mầu đỏ), SiN4 (xanh lục) và SiN5 (xanh dương). Nguyên tử N là các quả cầu nhỏ màu ghi xám, còn Si là các quả cầu lớn hơn. 93 Hình 4.19 PBGLK N-Si-N trong các đơn vị cấu trúc SiNx của các mẫu M01, M03, M06 có mật độ khác nhau (a); của các mẫu M11, M12, M13, M14 có mật độ 2.4 g.cm-3 tại các nhiệt độ khác nhau (b) 95 Hình 4.20 PBGLK toàn phần N-Si-N (a,b,c) và Si-N-Si (d,e,f) trong 12 mẫu Si3N4 VĐH ở nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K . 96 Hình 4.21 PBGLK toàn phần N-Si-N trong 6 mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau tại nhiệt độ 300 K . 97 Hình 4.22 PBGLK toàn phần Si-N-Si trong 6 mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau tại nhiệt độ 300 K . 97 Hình 4.23 PBBKLH trong các mẫu vật liệu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau tại nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K 98 Hình 4.24 (a) PBBKLH trong các mẫu vật liệu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau tại nhiệt độ 300K; (b) Phân bố bán kính các Simplex và (c) Sự phụ thuộc mật độ của nPTE/nSi. 98 Hình 4.25 Hình ảnh trực quan phân bố các quả cầu lỗ hổng trong mẫu có mật độ 2,4 g/cm3 99 Hình 4.26 Hình ảnh trực quan phân bố các quả cầu lỗ hổng trong mẫu có mật độ 2,8 g/cm3 100 Hình 4.27 Hình ảnh trực quan phân bố các quả cầu lỗ hổng trong mẫu có mật độ 3,1g/cm3 101 Hình 4.28 (a) Hàm gSix(θ) trong các đơn vị cấu trúc SiNx ; (b) hàm gNy(θ) trong 103 7 các liên kết NSiy. Hình 4.29 PBGLK toàn phần N-Si-N trong các mẫu Si3N4 tại nhiệt độ 300 K: đường liền nét biểu diễn theo mô phỏng, đường chấm tròn biểu diễn theo tính toán bằng phương trình (4.5) 104 Hình 4.30 PBGLK toàn phần Si-N-Si trong các mẫu Si3N4 tại nhiệt độ 300 K: đường liền nét biểu diễn theo mô phỏng, đường chấm tròn biểu diễn theo tính toán bằng phương trình (4.6) 105 Hình 4.31 Đường cong ứng suất - biến dạng của sáu mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau, tại nhiệt độ 300 K. 106 Hình 4.32 Sự phụ thuộc của tỉ phần các đơn vị cấu trúc SiN4 (a) và tỉ lệ nPTE/nSi (b) vào độ biến dạng. 107 Hình 4.33 Đường cong ứng suất - biến dạng của 12 mẫu Si3N4 VĐH có mật độ khác nhau, tại các nhiệt độ 300, 500, 700, 900 K. 108 8 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong thập kỷ vừa qua, việc nghiên cứu một số vật liệu phủ cứng và siêu cứng như lớp phủ nanocomposite gồm pha tinh thể nanô (Ti,Al)N trên nền Si3N4 vô định hình hay lớp phủ có cấu trúc đa lớp CrN/AlSiN và CrN/AlBNvới các tính chất đặc biệt như khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn, chống ma sát vượt trội đã và đang được phát triển rộng rãi. Đây là nhóm vật liệu có nhiều ứng dụng quan trọng trong một số lĩnh vực như công nghệ chế tạo các dụng cụ cắt gọt, các dụng cụ chống ma sát hay trong các ngành công nghiệp như công nghiệp ô tô hoặc công nghiệp hàng không. Trong đó, các lớp vật liệu Si3N4, AlSiN, AlBN đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường cơ tính của các vật liệu phủ. Những hiểu biết về cấu trúc, cũng như cơ tính hay các yếu tố ảnh hưởng đến cơ tính của chúng là hết sức quan trọng trong việc thiết kế, chế tạo các vật liệu phủ có các tính chất ưu việt hơn. Mặc dù các vật liệu này đã được nghiên cứu bởi cả thực nghiệm và lý thuyết, vẫn tồn tại một số vấn đề về cấu trúc, cơ tính cũng như cơ chế tăng cường cơ tính cần được làm sáng tỏ. Ví dụ sự thay đổi của cấu trúc và cơ tính của Si3N4 VĐH ở nhiệt độ cao hoặc sự thay đổi của cấu trúc khi chịu tải trọng lớn, ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ Si lên cấu trúc và cơ tính của lớp phủ đa lớp CrN/AlSiN cũng như lớp AlSiN. Xuất phát từ những nguyên nhân kể trên, đề tài luận án: “ Nghiên cứu vi cấu trúc và cơ tính của các