發(fā)布時間：2020-05-21 16:26

【摘要】：高熵合金的設(shè)計思路是基于動力學(xué)和熱力學(xué)理論的一種新型合金的設(shè)計方法,它的設(shè)計理念是取等摩爾分量的5種或以上金屬或非金屬元素重新熔融合成。與傳統(tǒng)和金不同的是,由于高混合熵的原因,高熵合金易于形成簡單固溶體結(jié)構(gòu),同時具備優(yōu)良的綜合機械性能,其中高熵合金良好的力學(xué)性能、耐高溫性能和耐腐蝕性能使其在薄膜領(lǐng)域具有巨大的研究和應(yīng)用潛力。本采文用射頻磁控濺射法以單晶硅(100)為基底,在表面制備FeNi CoCrAl高熵合金薄膜,在其他參數(shù)不變的條件下,設(shè)置不同的濺射時間和功率,探討這兩個濺射參數(shù)對高熵合金薄膜的成分、微觀組織結(jié)構(gòu)及性能的影響,隨后對薄膜進(jìn)行退火(1000℃,5h、10h、15h),探索退火時間對薄膜成分、微觀組織結(jié)構(gòu)及性能的影響。首先采用磁懸浮感應(yīng)熔煉爐熔煉出FeNiCoCrAl塊狀高熵合金靶材。實驗利用場發(fā)射電子掃描電鏡(FESEM)及能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)、納米壓痕分別對高熵合金鑄錠、磁控濺射薄膜、退火后薄膜的成分,薄膜厚度,表面形貌與基底的結(jié)合方式,以及薄膜結(jié)構(gòu)及薄膜硬度進(jìn)行表征及測試。得到以下結(jié)果:薄膜成分隨濺射功率及時間的增加趨向均勻化,120W、90min的濺射條件下所得成分最均勻,各元素含量接近等摩爾配比。結(jié)果表明所有濺射時間和功率下制備的薄膜樣品均為非晶結(jié)構(gòu),且薄膜結(jié)構(gòu)不隨濺射參數(shù)的改變而發(fā)生變化。在不同的濺射功率和濺射時間下高熵合金薄膜都表面平整,與單晶硅基體之間都結(jié)合致密,界限清晰,且形成明顯的柱狀結(jié)構(gòu)。薄膜厚度均勻,濺射時間相同的條件下,薄膜厚度隨濺射功率的增加而呈一定比例增加。當(dāng)功率達(dá)到120W時,薄膜厚度達(dá)到最大,為300nm。單一變量改變參數(shù),薄膜的硬度隨著濺射時間的增加、濺射功率的增加而減少,在80W、30min時硬度達(dá)到最大值212.3Gpa。退火后薄膜成分發(fā)生變化,較理想的退火時間為10h時,各元素含量較均勻,此時薄膜仍然為高熵合金薄膜。隨著退火時間的增加,薄膜表面顆粒尺寸逐漸減小,空隙逐漸減少,同時伴有絲狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生,隨著時間增加而逐漸增多,在120W、90min退火15h條件下,薄膜全部變?yōu)榻z狀結(jié)構(gòu)。退火后薄膜都發(fā)生了晶化過程,薄膜合金結(jié)構(gòu)都形成了簡單的FCC相或與BCC相組成的固溶體。退火后的薄膜硬度顯著降低。且相同濺射條件下,薄膜硬度隨退火時間的增加而近似呈一定比例增加,在120W、60min退火15h時硬度達(dá)到最大值82.55Gpa。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG139;TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王馨;汪龍;李榮斌;孫勇毅;陳夢蝶;;AlCrTaTiZrN_x高熵合金納米涂層的微觀組織和力學(xué)性能研究[J];熱加工工藝;2015年16期

2 王俊;郝賽;;磁控濺射技術(shù)的原理與發(fā)展[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2015年02期

3 馬景靈;任風(fēng)章;孫浩亮;;磁控濺射鍍膜技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J];中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊;2013年29期

4 梁秀兵;陳永雄;張志彬;郭偉;商俊超;;熱處理對FeCrNiCoCu高熵合金涂層的影響[J];裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報;2013年04期

5 孫維連;李穎;趙亞玲;王會強;孫鉑;李新領(lǐng);;磁控濺射溫度與時間對ZrN薄膜附著力的影響[J];材料熱處理學(xué)報;2012年05期

6 郭娜娜;孫宏飛;高鵬;袁博;朱海云;李忠麗;;主元數(shù)對多主元高熵合金組織結(jié)構(gòu)和性能的影響[J];新技術(shù)新工藝;2011年06期

7 羅慶洪;陸永浩;婁艷芝;李春志;趙振業(yè);;退火對AlCN非晶薄膜結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;2010年12期

8 歐子義;王春偉;唐建江;;高熵合金的最新研究進(jìn)展[J];熱加工工藝;2010年22期

9 李忠麗;孫宏飛;高鵬;燕友增;郭娜娜;;新型多主元高熵合金的研究進(jìn)展[J];新技術(shù)新工藝;2010年08期

10 郝正同;謝泉;楊子義;;磁控濺射法中影響薄膜生長的因素及作用機理研究[J];貴州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年01期

，

本文編號：2674580