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Highly nanotwinned transition metal nitride film enabled by negative stacking fault energy

  • Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftArtikelForschungBegutachtung

Abstract

Nano-twinned structures offer significant potential on simultaneously enhancing hardness and toughness in materials. However, introducing high-density nanotwins into ceramics remains a formidable challenge. Here, we present a novel synthesis strategy for nano-twinned transition metal nitride thin films with negative stacking fault energy via magnetron sputter deposition under controlled growth conditions. By incorporating a hierarchical network of high-density twin boundaries into the film, we achieve a synergistic enhancement of hardness (43.8 ± 2.2 GPa) and fracture toughness (4.1 ± 0.1 MPa√m) compared to previously reported TiN/TaN superlattices. This study highlights the viability of nano-twinned architectures as a transformative approach for developing advanced superhard coatings and provides a scalable pathway for industrial applications.

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer121475
Seitenumfang11
FachzeitschriftActa materialia
Jahrgang299.2025
Ausgabenummer15 October
DOIs
PublikationsstatusElektronische Veröffentlichung vor Drucklegung. - 24 Aug. 2025

Bibliographische Notiz

Publisher Copyright:
© 2025 The Author(s)

UN SDGs

Dieser Output leistet einen Beitrag zu folgendem(n) Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung

  1. SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
    SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur

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