鐵基非晶薄膜的制備及其結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、塊體非晶合金（BMGs）由于其硬度高、強度高、彈性極限大以及耐磨防腐性能優(yōu)異，而成為一種倍受矚目的熱門金屬材料。然而當前塊體非晶合金存在著兩個較大的應(yīng)用瓶頸——臨界非晶形成的規(guī)模尺寸有限與室溫環(huán)境下塑性變形的能力較差。而研究表明開發(fā)非晶合金薄膜（TFM Gs）會是解決塊體非晶合金以上缺點的一種非常有效的方法。
　　本論文采用磁控濺射鍍膜方法，獲得了一種名義成分為 Fe48Mo14Cr15Y2C15B6(at.％)的鐵基非晶薄膜。分

2、別利用 X射線衍射分析儀(X-ray diffraction，XRD)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(Field emission scanning electron microscope，F(xiàn)SEM)、納米壓痕儀(Nano Indenter)、透射電子顯微鏡(Transmission electron microscopy，TEM)、顯微洛氏硬度計(Rockwell Indenter)、摩擦磨損試驗機(Friction/Wear Testing

3、 Machines)以及電化學工作站(Electrochemical Workstation)等實驗手段系統(tǒng)的研究了非晶合金薄膜的微觀組織結(jié)構(gòu)、機械性能、耐磨損性能以及在模擬汗液環(huán)境下的腐蝕性能。具體內(nèi)容如下：
　　以薄膜的非晶相含量、濺射速率、膜結(jié)合力、納米硬度與模量等性能指標，研究了鍍膜工藝參數(shù)的影響規(guī)律，并獲得了最優(yōu)化的工藝參數(shù)。具體參數(shù)為：濺射時間30分鐘，濺射氣壓0.7帕，濺射功率120瓦。該工藝參數(shù)下薄膜是非晶態(tài)，同時

4、薄膜成分與靶材成分接近，組織結(jié)構(gòu)致密，與基體結(jié)合良好，具有24.76±0.12 nm/min的最大沉積速率，約12GPa的納米硬度。
　　采用最佳工藝參數(shù)制備的鐵基非晶薄膜，在室溫下，通過微劃痕實驗定量表征了薄膜與基底的結(jié)合力，發(fā)現(xiàn)鐵基非晶薄膜和304不銹鋼基底之間的結(jié)合力大小約為90mN；用氮化硅球作摩擦對偶，利用微-納摩擦試驗機的線性往復(fù)模塊系統(tǒng)評價了其耐磨性能，發(fā)現(xiàn)鐵基非晶薄膜磨損速率(8.4×10-4 mm3 N-1m-1

5、)以及摩擦系數(shù)(~0.2)均較小，表明鐵基非晶薄膜其耐磨性能優(yōu)于304不銹鋼。由室溫下的干態(tài)摩擦的結(jié)果可以看出，F(xiàn)e基非晶薄膜以氧化磨損作為主要磨損機制，原因是該體系中的合金元素成分對于氧元素有較大親和力。
　　使用電化學工作站表征了Fe基非晶薄膜材料在模擬汗液環(huán)境中的腐蝕行為。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e基非晶薄膜在模擬汗液環(huán)境中對304不銹鋼基體具有很好的保護作用，能夠提高基體材料的抗點蝕能力。腐蝕形貌的觀察顯示腐蝕產(chǎn)物堆積可能是阻止點蝕坑