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TiAl/Ti₃Al超薄多层复合材料的微观结构与力学性能^*

申造宇 , 何利民 , 黄光宏 , 牟仁德 , 顾金旺 , 刘维众

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2016.00091

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备出大尺寸、超薄、化学成分均匀的TiAl/Ti₃Al微叠层复合材料. 通过XRD和SEM对材料的相组成和微观结构进行了分析. 结果表明: TiAl/Ti₃Al微叠层表面状态良好, 具有明显的层状结构, 相结构由α₂-Ti₃Al和γ-TiAl组成. 利用热等静压技术对微叠层进行了致密化处理, 经热等静压处理后的试样具有较高的拉伸强度, 并表现出较好的延伸率. 根据拉伸断口形貌及结构特征, 探讨了微叠层材料薄板的微观变形机制和断裂机理. TiAl/Ti₃Al微叠层薄板经热等静压处理后, 材料断裂方式由沿晶脆性断裂转变为具有一定韧性的准解理断裂和沿晶脆性断裂的混合断裂方式.

关键词: 电子束物理气相沉积, , 微叠层材料, , 微观结构, , 力学性能, , 断裂机理

宽固溶区过渡金属氮化物MN_x (M=Ti, Zr, Hf)硬质薄膜原子尺度强化机制研究^*

韩克昌 , 刘一奇 , 林国强 , 董闯 , 邰凯平 , 姜辛

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2016.00078

采用增强磁过滤电弧离子镀技术在单晶Si基片上制备了3组不同过渡金属的氮化物薄膜MN_x (M=Ti, Zr, Hf). 利用FESEM, GIXRD, XPS, Nano Indenter等方法对MN_x薄膜的形貌、厚度、相结构、成分、元素的化学态、残余应力、弹性模量和硬度等进行了表征. 结果表明, 3组MN_x薄膜均在较宽的成分范围内表现为fcc单相结构, 并且同组薄膜间的择优取向、厚度、晶粒尺寸和残余应力等均基本保持一致; 特别是3组薄膜的硬度和弹性模量均随N成分x的变化而变化, 并且都在x=0.82附近出现性能峰值. 分析表明, MN_x薄膜与成分相关的性能增强, 其决定性因素不在于介观尺度的晶粒细化、择优取向及内应力等, 而是取决于原子尺度的化学键合及电子结构等因素.

关键词: 过渡金属氮化物薄膜, , 电弧离子镀, , 成分, , 力学性能, , 强化机制

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