TaWTiVCr高熵合金薄膜的制备及微观结构、力学性能研究

• 作者: 张如林 李荣斌 蒋春霞 黄天
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 高熵合金 磁控溅射 共沉积 薄膜 纳米压痕 摩擦性能
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 表面摩擦磨损与润滑
• 页码范围: 159-167
• 页数: 9页
• 分类号: TG174.4
• 字数: 6789字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.06.019

摘要

目的 使用磁控溅射设备进行共沉积,制备不同元素组成的TaWTiVCr高熵合金薄膜,并对薄膜力学性能进行表征,为该体系高熵合金最佳元素组成的筛选提供依据.方法 在共沉积中,通过对TaW和TiVCr两组中间合金靶的沉积电流进行调整,实现薄膜元素组成的调整.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)和原子力显微镜(AFM),研究了不同元素组成下薄膜的表面形貌、粗糙度、元素组成及相结构的变化.使用纳米压痕法分析了材料的硬度和模量,通过往复磨损实验分析了材料的耐磨性,使用共聚焦显微镜(CLSM)计算磨损体积,同时将力学性能的实验数据以及热力学计算的结果相结合进行分析.结果 随Ti、V、Cr含量的增加,薄膜结晶性能变差,由BCC晶体结构向BCC+非晶态混合结构转变,表面形貌由褶皱状形貌转变为凹坑状形貌,并伴有微小团聚颗粒形成.硬度和模量先升高,随后下降,其中Ta24W25Ti16V18Cr17薄膜在多种强化机制的作用下,表现出最好的力学性能,硬度和模量分别达到27.61 GPa和274.42 GPa.同时受较高的硬度和特殊表面形貌特征影响,薄膜表现出较低的平均摩擦系数和磨损率,分别为0.34和5.01×10?9 mm3/(N·mm),具备优异的耐磨性能.结论 通过共沉积法制备高熵合金薄膜并进行表征,可以快速筛选出TaWTiVCr高熵合金的最佳元素组成,在特定的元素组成下,形成BBC和非晶态混合结构有助于提高材料的力学性能.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李荣斌	上海理工大学材料科学与工程学院	39	108	5.0	8.0
5	蒋春霞	上海电机学院材料学院	6	5	1.0	2.0
6	张如林	上海电机学院材料学院	5	5	1.0	2.0
7	黄天	上海理工大学材料科学与工程学院	1	0	0.0	0.0