Recent advances on understanding the origin of superhardness in nanocomposite coatings: A critical review

Journal of Materials Science

Volumn 41, Issue 3, 2006, Pages 937-950

  Lu, Chunsheng ^a   Mai, Yiu Wing ^a   Shen, Yao Gen ^b  

^a UNIVERSITY OF SYDNEY   (Australia)

^b CITY UNIVERSITY OF HONG KONG   (Hong Kong)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTER SIMULATION; CRACK INITIATION; ELASTIC MODULI; HARDNESS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; WEAR OF MATERIALS;

NANOCOMPOSITE COATINGS; SUPERHARD COATINGS; SUPERHARDNESS; WEAR RATE;

COATINGS;

EID: 33644548666     PISSN: 00222461     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1007/s10853-006-6577-9     Document Type: Review

References (97)

1. W. KULISCH, "Deposition of diamond-like superhard materials" (Springer, Berlin; London, 1999).
2. S. C. TJONG and H. CHEN, Mater. Sci. Eng. R-Rep. 45 (2004) 1.
3. S. VEPREK, M. G. J. VEPREK-HEIJMAN, P. KARVANKOVA and J. PROCHAZKA, Thin Solid Films 476 (2005) 1.
4. G. E. FOUGERE, L. RIESTER, M. FERBER, J. R. WEERTMAN and R. W. SIEGEL, Mater. Sci. Eng. A 204 (1995) 1.
5. R. W. CAHN, Nature 380 (1996) 104.
6. V. V. BRAZHKIN, A. G. LYAPIN and R. J. HEMLEY, Philos. Mag. A 82 (2002) 231.
7. S. VEPREK, J. Vac. Sci. Technol. A 17 (1999) 2401.
8. J. HAINES, J. M. LEGER and G. BOCQUILLON, Ann. Rev. Mater. Res. 31 (2001) 1.
9. J. MUSIL, Surf. Coat. Technol. 125 (2000) 322.
10. S. ZHANG, D. SUN, Y. Q. FU and H. J. DU, ibid. 167 (2003) 113.
11. W. D. SPROVL, Science 273 (1996) 889.
12. T. FU, Z. F. ZHOU, K. Y. LI and Y. G. SHEN, Mater. Lett. 59 (2005) 618.
13. Y. H. LU, P. SIT, H. F. HUNG, H. D. CHEN, Z. F. ZHOU, K. Y. LI and Y. G. SHEN, J. Vac. Sci. Technol. B 23 (2005) 449.
14. P. F. MCMILLAN, Nature 430 (2004) 738.
15. A. ROSENFLANZ, M. FREY, B. ENDRES, T. ANDERSON, E. RICHARDS and c. SCHARDT, ibid 430 (2004) 761.
16. H. GLEITER, Prog. Mater. Sci. 33 (1989) 223.
17. Idem., Acta Mater. 48 (2000) 1.
18. D. TABOR, "The Hardness of Metals" (Clarendon Press, Oxford, 1951).
19. D. TABOR, Philos. Mag. A 74 (1996) 1207.
20. A. C. FISCHER-CRIPPS,"Nanoindentation"(Springer,NewYork, 2002).
21. W. C. OLIVER and G. M. PHARR J. Mater. Res. 7 (1992) 1564.
22. Idem., ibid. 19 (2004) 3.
23. V. BRAZHKIN, N. DUBROVINSKAIA, A. NICOL, N. NOVIKOV, R. RIEDEL, R. SOLOZHENKO and Y. ZHAO, Nat. Mater. 3 (2004) 576.
24. N. JIANG, Y. G. SHEN, Y.-W. MAI, T. CHAN and S. C. TUNG, Mater. Sci. Eng. 5106 (2004) 163.
25. W. D. NIX and H. J. GAO, J. Meeh. Phys. Solids 46 (1998) 411.
26. T. Y. ZHANG and W. H. XU, J. Mater. Res. 17 (2002) 1715.
27. J. MUSIL, H. ZEMAN, F. KUNC and J. VLCEK, Mater. Sci. Eng. A 340 (2003) 281.
28. S. VEPREK, S. MUKHERJEE, H. D. MANNLING and J. L. HE, ibid. 340 (2003) 292.
29. K. J. JOHNSON, "Contact Mechanics" (Cambridge University Press, Cambridge, 1985).
30. S. VEPREK and A. S. ARGON, J. Vac. Sci. Technol. B 20 (2002) 650.
31. J. L. HE and S. VEPREK, Surf. Coat. Technol. 163 (2003) 374.
32. N. A. FLECK and J. W. HUTCHINSON. Adv. Appl. Mech. 33 (1997) 295.
33. I. YONENAGA, T. SHIMA and M. H. F. SLUITER, Jpn. J. Appl. Phys. 41 (2002) 4620.
34. C. LU, Y.-W. MAI and Y. G. SHEN, Key Eng. Mater. 312 (2006), 363.
35. S. M., JEONG, P. M. SHUM, Y. G. SHEN, K. Y. LI, Y.-W. MAI and H. L. LEE, Mater. Sci. (2005), submitted.
36. Y. G. SHEN, Y.-W. MAI, D. R. MCKENZIE, Q. C. ZHANG, W. D. MCFALL and W. E. MCBRIDE, J. Appl. Phys. 88 (2000) 1380.
37. Y. G. SHEN, Y.-W. MAI, Q. C. ZHANG, D. R. MCKENZIE, W. D. MCFALL and W. E. MCBRIDE, ibid. 87 (2000) 177.
38. G. C. STONEY, Proc. R. Soc. London A 82 (1909) 172.
39. S. HAYASHI, T. HIRAI, K. HIRAGA and M. HIRABAYASHI, J. Mater. Sci. 17 (1982) 3336.
40. V. VALVODA, R. KUZEL, R. CERNY and J. MUSIL, Thin Solid Films 156 (1988) 53.
41. W. HERR and E. BROSZEIT, Surf. Coat. Technol. 97 (1997) 335.
42. F. KAUFFMANN, G. DEHM, V. SCHIER, A. SCHATTKE, T. BECK, S. LANG and E. ARZT, Thin Solid Films 473 (2005) 114.
43. B. BHUSHAN, Diam. Relat. Mat. 8 (1999) 1985.
44. S. VEPREK and S. REIPRICH, Thin Solid Films 268 (1995) 64.
45. J. H. ROSE, J. R. SMITH, F. GUINEA and J. FERRANTE, Phys. Rev. 529 (1984) 2963.
46. S. VEPREK, S. MUKHERJEE, P. KARVANKOVA, H. D. MANNLING, J. L. HE, K. MOTO, J. PROCHAZKA and A. S. ARGON, J. Vac. Sci. Technol. A 21 (2003) 532.
47. R. HILL, "The Mathematical Theory of Plasticity" (Oxford University Press, 1950).
48. P. MARSH, Proc. R. Soc. London A 279 (1964) 420.
49. G. I. BARENBLATT, "Scaling" (Cambridge University Press, Cambridge, 2003).
50. Y. T. CHENG and C. M. CHENG, Mater. Sci. Eng. R-Rep. 44 (2004) 91.
51. Z. J. LIU, C. H. ZHANG, Y. G. SHEN and Y.-W. MAI, J. Appl. Phys. 95 (2004) 758.
52. S. VEPREK and A. S. ARGON, Surf. Coat. Technol. 146 (2001) 175.
53. S. VEPREK, S. MUKHERJEE, P. KARVANKOVA, H. D. MANNLING, J. L. HE, K. MOTO, J. PROCHAZKA and A. S. ARGON, Thin Solid Films 436 (2003) 220.
54. S. VEPREK, S. REIPRICH and S. H. LI, Appl. Phys. Lett. 66 (1995) 2640.
55. J. M. CAIRNEY, M. J. HUFFMAN, P. R. MUNROE, P. J. MARTIN and A. BENDAVID, Thin Solid Films 479 (2005) 193.
56. A. A. GRIFFITH, Phil. Trans. Roy. Soc. London 221 (1921) 163.
57. E. O. HALL, Proc. Phys. Soc. London B 64 (1951) 747.
58. N. J. FETCH, J. Iron Steel Inst. 174 (1953) 25.
59. D. WOLF, V. YAMAKOV, S. R. PHILLPOT, A. MUKHERJEE and H. GLEITER, Acta Mater. 53 (2005) 1.
60. S. YIP, Nat. Mater. 3 (2004) 11.
61. Idem., Nature 391 (1998) 532.
62. J. SCHIOTZ, F. D. DI TOLLA and K. W. JACOBSEN, ibid. 391 (1998) 561.
63. J. SCHIOTZ and K. W. JACOBSEN, Science 301 (2003) 1357.
64. H. VANS WYGENHOVEN, ibid. 296 (2002) 66.
65. T. R. SMITH, R. W. ARMSTRONG, P. M. HAZZLEDINE, R. A. MASUMURA and C. S. FAND E (Eds.) "Grain Size and Mechanical Properties - Fundamentals and Applications," (Materials Research Society, Pittsburgh, 1995) Vol. 362.
66. G. PALUMBO, S. J. THORPE and K. T. AUST, Scr. Metall. Mater. 24 (1990) 1347.
67. C. SURYANARAYANA, D. MUKHOPADHYAY, S. N. PATANKAR and F. H. FROES, J. Mater. Res. 7 (1992) 2114.
68. R. O. SCATTERGOOD and C. C. KOCH, Scr. Metall. Mater. 27 (1992) 1195.
69. V. O. ORYAZNOV and L. I. TRUSOV, Prog. Mater. Sci. 37 (1993) 289.
70. R. A. MASUMURA, P. M. HAZZLEDINE and C. S. PANDE, Acta Mater. 46 (1998) 4527.
71. R. L. COBLE, J. Appl. Phys. 34 (1963) 1679.
72. V. YAMAKOV, D. WOLF, S. R. PHILLPOT and H. GLEITER, Acta Mater. 50 (2002) 61.
73. S. TAKEUCHI, Scr. Mater. 44 (2001) 1483.
74. F. KAUFFMANN, B. H. JI, G. DEHM, H. J. GAO and E. ARZT, ibid. 52 (2005) 1269.
75. H. J. GAO, B. H. JI, I. L. JAGER, E. ARZT and P. FRATZL, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100 (2003) 5597.
76. C. H. ZHANG, Z. J. LIU, K. Y. LI, Y. G. SHEN and J. B. LUO, J. Appl. Phys. 95 (2004) 1460.
77. M. MURAYAMA, J. M. HOWE, H. HIDAKA and S. TAKAKI, Science 295 (2002) 2433.
78. I. A. OVID'KO, ibid. 295 (2002) 2386.
79. M. W. CHEN, E. MA, K. J. HEMKER, H. W. SHENG, Y. M. WANG and X. M. CHENG, ibid. 300 (2003) 1275.
80. Z. W. SHAN, E. A. STACH, J. M. K. WIEZOREK, J. A. KNAPP, D. M. FOLLSTAEDT and S. X. MAO, ibid. 305 (2004) 654.
81. E. M A, ibid. 305 (2004) 623.
82. A. Y. LIU and M. L. COHEN, ibid. 245 (1989) 841.
83. H. W. HUGOSSON, U. JANSSON, B. JOHANSSON and O. ERIKSSON, ibid. 293 (2001) 2434.
84. B. BHUSHAN, J. N. ISRAELACHVILI and U. LANDMAN, Nature 374 (1995) 607.
85. F. M. GAO, J. L. HE, E. D. WU, S. M. LIU, D. L. YU, D. C. LI, S. Y. ZHANG and Y. J. TIAN, Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 015502.
86. J. J. GILMAN, Philos. Mag. A 82 (2002) 1811.
87. J. J. GILMAN, Science 261 (1993) 1436.
88. Z. DING, S. ZHOU and Y. ZHAO, Phys. Rev. B. 70 (2004) 184117.
89. P. S. KISLY, Inst. Phys. Conf. Ser. 75 (1986) 107.
90. Z. J. LIU, P. W. SHUM and Y. G. SHEN, THIN Solid Films 468 (2004) 161.
91. E. B. TADMOR, M. ORTIZ and R. PHILLIPS, Philos. Mag. A 73 (1996) 1529.
92. Z. CHEN, W. HU, L. SHEN, X. XIN and R. BRANNON, Eng. Fract. Mech. 69 (2002) 1873.
93. Z. CHEN, L. SHEN, Y.-W. MAI and Y. G. SHEN, ZAMP 56 (2005) 908.
94. J. P. SETHNA, K. A. DAHMEN and C. R. MYERS, Nature 410 (2001) 242.
95. H. AKAIKE, IEEE Trans. Autom. Control 19 (1914) 116.
96. C. S. LU, R. DANZER and F. D. FISCHER, Phys. Rev. E 65 (2002) 067102.
97. C. LU, Y.-W. MAI and Y. G. SHEN, ibid. 72 (2005) 027101.