磁控共溅射制备Al-Cu薄膜分析

采用磁控Al和Cu靶共溅射方法，通过FJL560D2型超高真空磁控溅射仪制备薄膜。采用不同的溅射功率和退火温度来获得不同特性的薄膜。采用扫描电镜、电子探针显微分析仪、X射线衍射仪和纳米压入硬度测试仪对薄膜的组织和性能进行了分析。结果表明：Al—Cu薄膜是由细小颗粒聚集形成的致密合金薄膜。随着Cu溅射功率的增加，薄膜中的Cu含量增加，薄膜的显微硬度和弹性模量明显增加，薄膜的显微硬度和弹性模量分别为664Hv和203GPa。薄膜中组织除α—Cu（Al）相以外，还会形成新的合金相。薄膜经过退火后，成分没有明显变化，但会加快新相的形成，如θ-Al2Cu和ω—Al7Cu2相的形成。这些相的形成对薄膜的性能有较大的影响。     

高熵合金涂层研究进展

制备各类涂层对材料表面进行强化是提高材料服役性能的重要途径,可根据服役环境要求,在不影响基体性能的前提下,通过调控工艺改变涂层成分、组织结构,从而改善其性能,延长部件的使用寿命.高熵合金及其涂层是近年来材料领域的研究热点,具有优异的强度、韧性、耐蚀性、耐磨性等特点,在表面工程领域的应用发展迅速.通过设计不同体系的高熵合...     

高熵合金涂层制备工艺的研究现状

高熵合金涂层凭借其独特的设计理念,具有优于传统合金涂层的优异力学性能和物理化学性能,在多个领域的应用潜力较强,引起了研究者的广泛关注。本文主要综述了现阶段高熵合金涂层的主要制备工艺,激光熔覆技术、热喷涂技术、冷喷涂技术、磁控溅射技术、电化学沉积技术等的最新研究进展,详细分析了每种制备工艺的优缺点及其制备的高熵合金涂层的性能特点,并提出了现阶段高熵合金涂层研究过程中存在的问题,为后续高熵合金涂层的研究、应用及发展提供参考及指导。     

多主元高熵合金涂层的研究进展

综述了高熵合金涂层的设计理念、制备方法和性能研究的进展。 介绍了高熵合金金属涂层、化合物涂层和复合涂层的性能特点。 高熵合金涂层表现出高强度、高硬度、耐高温、耐磨性和耐腐蚀等优异性质,有望在工具、刀具、模具等方面得到应用。     

基于Cu表面原位制备高熵合金涂层的研究

利用机械合金化法在纯Cu表面原位制备NiCoFeCuCr高熵合金涂层,采用XRD、SEM和EDS对涂层的物相、显微组织及成分进行分析,研究球磨时间对涂层组织结构的影响,并分析了涂层的形成机理。结果表明:适当延长球磨时间有利于提高涂层的厚度和致密度,当球磨时间达到5h时,涂层最为致密,厚度约为40μm,且此时涂层与基体之间发生扩散而形成冶金结合。涂层的形成主要经历了合金粉末的镶嵌、冷焊、扩散和涂层的加工硬化4个阶段。     

AlCoCrFeNiBx 高熵合金微结构与性能

本文系统研究了 B 元素对高熵AlCoCrFeNiBx (x denotes the atomic fraction of B element 0, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0)合金的微结构和性能的影响。其中添加的B元素含量为0.1时AlCoCrFeNi 高熵合金的形貌从等轴晶转变为枝晶形貌。 其中在等轴晶的内部可以观测到调幅分解结构。当 x>0.1时, 枝晶和调幅分解结构都逐渐消失了,但是越来越多的硼化物开始出现了。这个转变归因于 Cr-B 和Co-B之间高的负混合焓.随着B元素的增加, AlCoCrFeNiBx高熵合金的结构从B2 BCC 结构向B2 BCC FCC 结构的转变, 最后形成了 B2 BCC FCC 以及硼化物的混合结构。 随着B元素的添加硬度值从 HV486.0 下降到了 HV460.7, 然后增加到 HV615.7,其中x=0.1时合金的硬度最低。合金的压缩强度随B元素的增加明显下降,当x=0.25时,合金具有最大的压缩强度,但是当x =0.75时, 由于硼化物的大量生成合金在弹性变形阶段就发生了断裂。随着B含量增多合金的矫顽力和饱和磁化强度开始下降. 下降的矫顽力显示合金具有很好的软磁性能。     

高熵合金涂层研究进展

金属材料的失效往往是从材料表面开始,强化材料表面品质会延长金属构件的使用寿命,提高使用效率。高熵合金由于其具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性等特点受到广泛关注。高熵合金性能的多样性使其可以作为金属表面涂层材料。基于现有研究,综合分析高熵合金涂层对金属材料表面性能的影响,总结了高熵合金作为涂层时的性能特点及高熵合金涂层的制备方法,并提出了该领域技术面临的问题及发展趋势。     

高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层在工程实际应用中较传统合金具有良好的前景,对近年来高熵合金涂层的研究进展进行了概述。首先对制备高熵合金涂层的表面熔覆技术进行详细的介绍,其中包括激光熔覆技术、等离子熔覆技术、氩弧熔覆技术,分析了各表面熔覆技术的优缺点;然后总结了高熵合金涂层的组织及性能特征,涂层中相的组成包括:固溶体相、金属间化合物、纳米析出相、非晶相;性能上,高熵合金涂层由于各种效应的作用,具有高强度及硬度、优异的耐磨性、良好的耐腐蚀性及高温抗氧化性等一系列优异的性能;而后进一步分析了表面熔覆技术工艺参数对高熵合金涂层质量的影响规律、合金元素对高熵合金涂层性能的影响及热处理对高熵合金涂层相组织演变的影响;最后对高熵合金涂层的应用前景及其未来的研究方向进行展望。     

高熵合金涂层腐蚀性能研究进展

对近年来高熵合金涂层耐蚀性的研究进行了总结,主要从制备工艺、合金成分以及工艺参数对高熵合金耐蚀性的影响进行探究,并对耐蚀性高熵合金涂层存在的问题及研究重点提出建议。     

磁控共溅射SiC纳米颗粒／SiO2基质镶嵌结构薄膜材料的微结构和光致发光特性

采用二氧化硅／碳化硅复合靶，用射频磁控共溅射技术和后高温退火的方法在Si(111)衬底上制备了碳化硅纳米颗粒／二氧化硅基质(nc-SiC／SiO2)镶嵌结构薄膜材料，用X射线衍射(XRD)，傅里叶红外吸收(FTIR)，扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)实验分析了薄膜的微结构以及光致发光特性。结果表明：样品薄膜经高温退火后，部分无定形SiC发生晶化，形成β-SiC纳米颗粒而较均匀地镶嵌在SiO2基质中。以280nm波长光激发薄膜表面，有较强的365nm的紫外光发射以及458nm和490nm处的蓝光发射，其发光强度随退火温度的升高显著增强，发光归结为薄膜中与Si-O相关的缺陷形成的发光中心。     

激光熔覆AlxNbMn2FeMoTi0.5高熵合金涂层的组织与性能

使用激光熔覆技术在Q235钢基体上制备Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,期望借此提高干切削技术适用刀具表层的硬度和耐磨性。经过初步筛选之后,主要研究了Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5(x=1、1.5、2)高熵合金涂层体系,并采用XRD和3D激光扫描成像等手段分析了不同Al含量的Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5合金涂层的晶相结构、显微组织和具体元素分布。结果显示,对于Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层,随着Al含量的增加,涂层的相结构由单一的BCC相逐渐转变为双相BCC结构,晶粒逐渐细化。当x=2时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层硬度最高,平均为1089.6 HV0.3,大约为基材的5倍,且其具有最优的耐磨损性能。x=1.5时,Al_xNbMn₂FeMoTi_0.5高熵合金涂层的自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性最好。     

Effect of carbon fiber on microstructure evolution and surface properties of FeCoCrNiCu high-entropy alloy coatings

FeCoCrNiCu and C_f/FeCoCrNiCu high-entropy alloy coatings are prepared by laser cladding to study the effects of carbon fiber on the microstructure and surface properties of the FeCoCrNiCu alloy. It is found that the addition of carbon fiber has little effect on the phase structure of the FeCoCrNiCu alloy coating. However, an interesting finding is that the addition of carbon fiber could decrease the segregation of Cu-element along the grain boundaries in the FeCoCrNiCu coating. In addition, the addition of carbon fiber can significantly improve the corrosion resistance of the FeCoCrNiCu alloy coating. It can also reduce the intergranular corrosion in the coating. Moreover, the addition of carbon fiber has positive effects on the improvement in the hardness and wear resistance of the high-entropy alloys (HEAs) coatings. The decreased segregation of Cu-element along the grain boundaries is mainly attributed to the significant improvement in surface properties of the HEA coatings.     

CrFeCoNiB0.05Tix高熵合金的显微组织和力学性能

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金材料,通过X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析以及维氏硬度测试和压缩强度测试等,研究了Ti含量对高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金由FCC、BCC和α相组成。当x=1.0时,合金由BCC结构转向HCP结构并析出新相Laves相,其具有最高硬度416.54 HV0.2。当x=0.8时,合金达到最大抗压强度586.3 MPa。     

Si对高熵合金涂层组织和高温抗氧化性能的影响

研究了Si含量对窄带/宽带激光熔覆NiCoFeCrSi_xAlCuTiMoB_0.4(x=1.0, 0.5)高熵合金涂层组织、相结构及高温抗氧化性能的影响。结果表明:窄带涂层组织为树枝晶,主要相结构为BCC固溶体。宽带涂层为较粗大的树枝晶,相结构由BCC固溶体和存在于枝晶间的B(Fe, Si)₃、Cr₂B少量第二相组成,且Si元素的减少使得涂层中的B(Fe, Si)₃第二相含量减少。宽带涂层经800 ℃氧化50 h后氧化产物截面主要由富Cr的外氧化层和富Al的内氧化层组成,Si元素含量的增加提高了涂层的抗高温氧化性能,特别是显著降低了内氧化层厚度。     

AlZnMgCuMn高熵合金的微观组织、力学和耐腐蚀性能及其机理

为探究轻质高熵合金AlZnMgCuMn的微观组织、力学性能、耐腐蚀性能及合适的热处理工艺,本研究采用XRD、SEM、EDS分析了合金的微观组织,通过电子万能试验机和维氏硬度计测试其力学性能,利用动电位极化测试、阻抗谱、CLSM和AFM对耐腐蚀性能及其机理进行分析。结果表明,AlZnMgCuMn高熵合金由Al-Mn准晶体相和hcp相组成,前者表现为枝晶形貌,后者则分布于枝晶间。热处理对两相形貌、分布和体积分数的影响较小。铸态AlZnMgCuMn的抗压强度、压缩率和显微维氏硬度(HV0.5)分别为415MPa、4.4%、4519.7MPa,自腐蚀电位和电流分别为-726.344 mV和1.882μA/cm2。电化学腐蚀之后合金表面产生明显的腐蚀坑,其深度约为11.8μm,枝晶Al-Mn相具有较低的电位作为阳极而优先被腐蚀,随着腐蚀的加剧,腐蚀微区彼此连接并发展成为大面积的腐蚀坑。     

磁控共溅射制备镱铜及镱铜铝非晶合金薄膜

稀土基非晶合金是金属玻璃的重要成员,但由于稀土元素高的活性和金属玻璃苛刻的制备要求导致相关研究进展缓慢,目前新体系非晶合金的制备仍然采用试错的原始方法。本文基于高通量材料基因工程,通过倾斜靶和调控单金属靶功率制备了化学组成连续变化的镱-铜（Yb-Cu）非晶合金金属薄膜,从而快速筛选出非晶形成范围,并且成功制备出YbCu非晶合金薄膜,同时研究了铝对YbCu非晶合金形成的影响,制备了YbCuAl非晶薄膜。当Yb小于44.5～46.5 wt%时薄膜全部为非晶态。AFM结果表明YbCu非晶合金表面光滑无缺陷,高度绝对差仅为31.6 nm,薄膜呈现疏水性,最大疏水角为119°。YbCu和YbCuAl非晶薄膜最大方阻分别为551 mΩ □-1和1738 mΩ □-1,合金元素Al对YbCu非晶薄膜性能产生了显著影响。YbCu(Al)非晶薄膜的成分筛选和制备加快了稀土基非晶新材料的开发。     

FeCoCrNiAlx高熵合金的电爆合金化

电爆喷涂是一种表面改性的新方法,它是利用高电压对喷涂材料脉冲放电,瞬时大电流将其加热并发生爆炸,产生高温粒子伴随冲击波喷射到基体表面形成涂层。本文提出了电爆法制备高熵合金涂层的新工艺,利用XRD、SEM、EDS以及电流电压波形对该方法制备高熵合金涂层的可行性进行了研究。结果表明,FeCoCrNiAlx (x=0, 0.5, 1.0)合金系涂层都形成了简单的FCC、BCC及FCC+BCC结构固溶体,并且随着Al含量的增加,该涂层的相结构由FCC相逐渐向BCC相转变。涂层表面平整、致密,没有明显的裂纹,且元素均匀分布在涂层表面,并没有发现明显的元素偏聚现象。初始充电电压11kV下的能量沉积为285.770 J,平均沉积效率达到48.8%。随Al含量的增加,涂层显微硬度逐渐增大,当x=1.0时平均显微硬度达到最大值531.8HV,大约是基体显微硬度的2倍。可以看出,电爆法实现了高熵合金涂层的成功制备。     

FeCoNiCrCu0.5Alx高熵合金的结构和性能（英文）

研究Al含量和热处理对FeCoNiCrCu0.5Alx多主元高熵合金的相结构、硬度和电化学性能的影响规律。随着Al含量的增加,铸态合金的相结构由FCC相向BCC相转变。当x从0.5增加到1.5时,FeCoNiCrCu0.5Alx高熵合金的稳定结构由FCC结构向FCC+BCC双相结构转变。BCC相的硬度高于FCC相的,在氯离子及酸性介质中BCC相的耐腐蚀性均优于FCC相的。FeCoNiCrCu0.5Al1.0铸态合金具有高硬度和良好的抗腐蚀性能。     

钛合金表面激光熔覆钴基合金层的组织及力学性能

在TC4钛合金表面利用激光熔覆Co基合金粉末涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和洛氏硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明:当扫描速度固定为400 mm/s,激光功率为1.3、1.5、1.7 k W熔覆时,涂层与基体之间都实现了冶金结合。其中,激光功率为1.5 k W时熔覆效果最好,熔覆层内组织均匀致密无气孔和裂纹等缺陷。激光功率为1.3 k W时,熔覆层内出现了裂纹。当激光功率固定为1.5 k W,扫描速度为300、350、400 mm/s时,熔覆层和基体的结合情况良好,熔覆层内组织均匀致密无缺陷。随着激光功率和扫描速度的增大,涂层表面硬度呈减小的趋势,但都高于TC4基体硬度的两倍左右,表明在TC4表面激光熔覆Co基合金粉末涂层可以显著提高其硬度。