尚海龙
,
李涛
,
李荣斌
,
郭西振
,
张新馨
,
李戈扬
稀有金属
为研究高分散陶瓷对金属薄膜的强化作用,通过Al和TiB2靶磁控共溅射方法制备了不同TiB2含量的铝基复合薄膜,采用X射线能量分散谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能.结果表明:在溅射粒子的高分散性和薄膜生长的非平衡性共同作用下,TiB2靶的溅射粒子被超过饱和地固溶于A1的晶格中,复合薄膜形成的固溶体兼具了置换和间隙2种固溶类型特征.在这种置换和间隙“双超过饱和固溶”的作用下,铝固溶体的晶格产生剧烈畸变,复合薄膜的晶粒在很低的溶质含量下就迅速纳米化,并在晶界区域形成溶质的富集区.随溶质含量的增加,晶界的宽化使复合薄膜逐步形成了极细纳米晶分布于非晶基体中的结构.与此相应,薄膜的硬度迅速提高并在含5.8％TiB2时达到6.9 GPa的最高值,进一步提高TiB2的含量,复合薄膜因逐渐非晶态而呈现硬度的降低.研究结果显示了高分散TiB2的超过饱和固溶对铝基薄膜显著的晶粒纳米化作用和强化效果.
关键词:
TiB2/Al复合薄膜
,
过饱和固溶
,
力学性能
,
磁控溅射
尚海龙
,
沈洁
,
杨铎
,
孙士阳
,
李戈扬
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00562
采用Al和TiC靶通过磁控共溅射方法制备了Ti:C≈1的不同Ti和C含量的铝基复合薄膜,研究了Ti和C含量对薄膜微观结构和力学性能的影响.结果表明:Ti和C的共同加入使复合薄膜形成了同时具有置换固溶和间隙固溶特征的“双超”过饱和固溶体,复合薄膜的晶粒尺寸在较低的溶质含量下就迅速减小到100 nm以下,并随溶质含量的增加继续减小.相应地,薄膜的硬度也从纯Al的1.3 GPa迅速提高,在含0.6％(Ti,C)时可达到2.1 GPa,并在含6.4％(Ti,C)时达到最高值7.0 GPa.随溶质含量的进一步提高,复合薄膜逐渐呈现非晶态,硬度也略有降低.研究结果显示了Ti和C双超过饱和固溶对铝基薄膜具有显著的晶粒细化作用和强化效果.
关键词:
铝基复合薄膜
,
微结构
,
过饱和固溶
,
力学性能
,
磁控溅射
尚海龙
,
刘文庆
,
董玉军
,
张安明
,
马冰洋
,
李戈扬
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00447
通过TiB2和Al共溅射方法制备了约7.1％TiBx(原子分数)的铝基复合薄膜,采用三维原子探针并结合x射线衍射仪、透射电子显微镜和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能.结果表明,在溅射粒子的高分散性和薄膜生长的非平衡性共同作用下,TiB2靶的溅射粒子以TiBx化合物的形式被超过饱和地固溶于Al的晶格中,A1固溶体晶粒细化为纳米晶并逐步非晶化,薄膜形成了较低溶质含量(约2％TiBx)纳米晶弥散分布于高溶质含量非晶基体中的两相结构并获得高硬度.结合实验结果讨论了超过饱和固溶体薄膜微结构形成的热力学和动力学原因.
关键词:
铝基复合薄膜
,
过饱和固溶
,
磁控溅射
,
三维原子探针
