文献类型：期刊文章

作　　者：李荣斌[1,2] 黄天[1] 蒋春霞[2] 张如林[2]

LI Rong-bin;HUANG Tian;JIANG Chun-xia;ZHANG Ru-lin(School of Material Science and Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China;School of Materials,Shanghai Dianji University,Shanghai 201306,China)

机构地区：[1]上海理工大学材料科学与工程学院,上海200093 [2]上海电机学院材料学院,上海201306

出　　处：《表面技术》

基　　金：国家自然科学基金(51671125);上海大件热制造工程技术研究中心(18DZ2253400)。

年　　份：2020

卷　　号：49

期　　号：6

起止页码：159-167

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2017、CAS、CSCD、CSCD2019_2020、EI、JST、PROQUEST、RCCSE、ZGKJHX、核心刊

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 mm^3/(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。

关 键 词：高熵合金 磁控溅射 共沉积 薄膜  纳米压痕 摩擦性能  

分 类 号：TG174.4]