非晶薄膜腐蚀性能及高熵薄膜力学性能的研究

【摘要】金属合金的发展经历了四个不同的阶段。第一种合金是传统的金属合金,以一种金属元素为基本元素,例如Fe、Cu、和Al等常见金属,加入少量的其他金属或非金属元素,以期获得在特定工作环境中所需要的性能。但是,取决于传统合金的成分,这类合金材料只能在623-823K温度范围内稳定存在,高于此温度范围,合金材料将失去其原有的优异性能。从1973年开始,第二种金属合金是金属间化合物,由于其良好的热稳定性和优异的机械性能,日益引起人们的注意和研究。金属间化合物塑性、延展性差,易碎的缺点限制了它们在工业生产和生活中的应用。金属玻璃是第三种金属合金材料。金属玻璃通常具有良好的性能,例如,较高的强度、硬度和耐磨性,良好的电学和磁学性能,较高的抵抗腐蚀的能力等。包括Pd-、Zr-、Ln-、和Mg-基在内的,绝大多数金属玻璃的显著缺点是：当使用温度接近或高于其玻璃转变温度时,它们的强度和韧性等将发生戏剧性的降低。玻璃转变温度范围通常是400-800K。以上所列举的金属合金材料虽然结构形式不同,但都具有同样的设计理念,即以一种或者是一组金属元素为基础,掺杂少量的奇特元素。2004年,台湾科学家叶均蔚等研究者们打破了传统的金属合金材料设计理念,提出了一种全新的金属合金体系设计方案,从而诞生了第四种金属合金——高熵合金。在高熵合金体系中含有摩尔比接近的五种或更多的主要组员金属,每种组员金属的摩尔含量在5%-35%之间。根据固溶体原理,合金体系的组员数越多,其混合焓也就越大,而较大的体系混合焓能抑制金属间化合物的形成而促进金属固溶体的生成。在本论文的工作中,利用直流磁控溅射的方法在316L不锈钢表面成功制备得到了Ni60Nb40非晶态金属薄膜材料。并且在NaCl溶液中,对非晶薄膜样品进行了动电位极化测试,发现通过增加薄膜的厚度可以改善样品抵抗腐蚀作用的能力。同时,我们利用直流磁控溅射技术制备得到了厚度低于500nm的CoCrCuFeNi(at.%)五元和Al2.5CoCrCuFeNi(at.%)六元高熵合金薄膜材料。高熵合金薄膜的结构表征是通过XRD、XPS、SEM、TEM以及TEM等测试手段完成的,力学性性能的表征利用了纳米压痕的技术。样品Al-0和Al-2.5都是由晶格结构发生畸变的纳米晶粒组成的。
【作者】吴振福；
【导师】曹庆平；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】非晶金属薄膜；高熵合金薄膜；直流磁控溅射；腐蚀；结构；硬度；杨氏模量；

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