N含量对多组元ZrNbMoTaW薄膜结构和力学性能的影响

2025-04-08 80 1.55M 0

  为改善非晶合金在塑性变形上的局限性,通过高功率脉冲磁控溅射技术制备不同氮含量的多组元ZrNbMoTaW薄膜,并系统探讨氮含量对薄膜微观结构、力学性能及塑性变形行为的影响。结果表明,随着氮气流速的增加,薄膜中的氮含量逐渐上升,沉积速率则呈现出下降趋势。微观结构分析显示,薄膜经历从非晶相到面心立方(Face-Centered cubic,FCC)纳米晶相,再到典型FCC氮化物相的转变过程,同时其晶格畸变显著增加。随着氮含量的增加,薄膜的硬度和弹性模量分别从7.6 GPa和119 GPa提升至29.1 GPa和392 GPa,残余应力从0.2 GPa提高到1.6 GPa,同时薄膜的抗塑性变形能力显著增强,变形模式由非均匀剪切带变形转变为均匀变形。此外,通过纳米压痕试验观察到机械变形诱导的非晶化现象,表现为晶格畸变的加剧和局部原子排列的无序化。研究结果揭示氮元素对多组元金属玻璃薄膜微观结构和力学性能的调控作用,并表明机械变形手段可诱导薄膜相变。



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