双靶共溅射TiB2/Al复合薄膜的结构特征与力学性能

稀有金属, 2015, 44(2): 370-374.

双靶共溅射TiB2/Al复合薄膜的结构特征与力学性能

尚海龙 ^1, , 李涛 ^2, , 李荣斌 ^3, , 郭西振 ^4, , 张新馨 ^5, , 李戈扬 ^6,

1.上海电机学院,上海200245;上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200240

2.上海电机学院,上海,200245

3.上海电机学院,上海,200245

4.上海电机学院,上海,200245

5.上海电机学院,上海,200245

6.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海,200240

基金项目: 国家自然科学基金(51371118) 国家重点基础研究发展计划(2012CB619601) 上海市大学生创新活动计划(2012scx70)

关键词： TiB2/Al复合薄膜 , 过饱和固溶 , 力学性能 , 磁控溅射

Microstructure and Mechanical Properties of TiB2/Al Composite Films Prepared by Co-sputtering

Keywords： TiB2/Al composite film , supersaturated solid solution , mechanical property , magnetron sputtering

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.

参考文献

[1]	Leyland A.;Matthews A. .Design criteria for wear-resistant nanostructured and glassy-metal[J].Surface & Coatings Technology,2004(0):317-324.
[2]	Sanchette F.;Billard A. .Main features of magnetron sputtered aluminium-transition metal alloy coatings[J].Surface & Coatings Technology,2001(0):218-224.
[3]	Draissia M;Boudemagh H;Debili MY .Structure and hardness of the sputtered Al-Cu thin films system[J].Physica Scripta: An International Journal for Experimental and Theoretical Physics,2004(4):348-350.
[4]	杜晓明,吴尔冬,郭广思.Mg-Ti二元系合金的研究进展[J].稀有金属材料与工程,2009(06):1124-1128.
[5]	Meng QP;Rong YH;Hsu TY .Distribution of solute atoms in nanocrystalline materials[J].Materials Science & Engineering, A. Structural Materials: Properties, Misrostructure and Processing,2007(1-2):22-27.

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