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硼含量对碳硼化合物结构、力学影响行为研究
引用本文:乔振杰,高乐,冯倩,胡建宝,董绍明,马良来. 硼含量对碳硼化合物结构、力学影响行为研究[J]. 无机材料学报, 2017, 32(11): 1228-1232. DOI: 10.15541/jim20170069
作者姓名:乔振杰  高乐  冯倩  胡建宝  董绍明  马良来
作者单位:1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050; 2. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 结构陶瓷与复合材料工程研究中心, 上海 200050; 3. 中国科学院大学, 北京 100049; 4. 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210; 5. 东华大学 分析测试中心, 上海 201620
摘    要:利用低压化学气相沉积技术, 以BCl3-C3H6-H2为反应气体制备了不同掺硼量的热解碳薄膜BxC1-x(x=0.05, 0.10, 0.16, 0.30, 0.50), 并研究了硼含量对BxC1-x微观结构及力学性能的影响。B0.1C0.9展现了高度结晶的类石墨结构, 其中大部分B取代石墨层中的C。随着B含量上升, B主要形成B-C键, BxC1-x结构向无定型转变。纳米压痕测试结果显示, B0.1C0.9的弹性模量和硬度较低, 载荷位移曲线显示其力学变形接近弹性变形, 随着B含量增加, 碳化硼生成量增加, 其弹性模量和硬度显著提升, 载荷位移曲线表现出典型的脆性材料力学行为。

关 键 词:碳硼化合物  微观结构  力学性质  低压化学气相沉积  
收稿时间:2017-02-14

Boron Content on Microstructure and Mechanical Properties of Amorphous Boron Carbide by Chemical Vapor Deposition
QIAO Zhen-Jie,GAO Le,FENG Qian,HU Jian-Bao,DONG Shao-Ming,MA Liang-Lai. Boron Content on Microstructure and Mechanical Properties of Amorphous Boron Carbide by Chemical Vapor Deposition[J]. Journal of Inorganic Materials, 2017, 32(11): 1228-1232. DOI: 10.15541/jim20170069
Authors:QIAO Zhen-Jie  GAO Le  FENG Qian  HU Jian-Bao  DONG Shao-Ming  MA Liang-Lai
Abstract:Boron carbide coatings BxC1-x (x=0.05, 0.10, 0.16, 0.30, 0.50) were prepared by low pressure chemical vapor deposition technique from BCl3-C3H6-H2 precursor mixtures. The effects of boron content on the microstructure and mechanical behaviors of the BxC1-x were investigated. The B0.1C0.9 coating displayed a graphite-like structure of high crystallinity where a large fraction of boron atoms exists as atomic substituent in the carbon layers. As boron content increased, the structure tended to be amorphous, because of the formation of increasingly numbers of B-C bonds. The B0.1C0.9 coating showed a low hardness and elastic modulus, and its mechanical behavior was close to that of an elastic soft film. The H and E of BxC1-x coatings were significantly enhanced at high boron content level, because of the formation of increasing amounts boron carbide in them.
Keywords:boron carbide  microstructure  mechanical properties  low pressure chemical vapor deposition  
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