【摘 要】
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基于AlB2-type WB2(h-WB2)涂层体系,采用直流反应磁控溅射法,利用WB2靶材,通过控制C2H2分压(PC2H2+PAr=0.5 Pa)在YG8硬质合金和Si片上沉积了一系列不同C含量的WBC涂层,系统地研究了C2H2分压(0～0.0.05 Pa)对涂层的成分、组织结构、残余应力、力学、摩擦学性能及热稳定性的影响.随着PC2H2的增加,涂层的择优取向由(101)转变为(001)再到非
【机 构】
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西安石油大学 材料科学与工程学院,陕西西安 710065 中国科学院金属研究所 表面工程研究部,辽
【出 处】
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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议
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基于AlB2-type WB2(h-WB2)涂层体系,采用直流反应磁控溅射法,利用WB2靶材,通过控制C2H2分压(PC2H2+PAr=0.5 Pa)在YG8硬质合金和Si片上沉积了一系列不同C含量的WBC涂层,系统地研究了C2H2分压(0～0.0.05 Pa)对涂层的成分、组织结构、残余应力、力学、摩擦学性能及热稳定性的影响.随着PC2H2的增加,涂层的择优取向由(101)转变为(001)再到非晶结构,而少量的C掺杂(<26.4 at.％C)可以提高涂层的结晶度,细化涂层组织结构,显著降低涂层中杂质元素O的含量,可进一步提高涂层的力学等性能.另外,随着PC2H2的增加,C分别以固溶体h-WBxCy、非晶碳化物a-WC、a-WBxCy及碳的聚合物a-C：H存在于涂层中,不同相间的组合使涂层具有不同的结构,从而进一步影响涂层性能.当PC2H2≤0.001 Pa(14.9～26.4 at.％C)时,涂层为具有两相(h-WBxCy/a-WC)或者三相(h-WBxCy/a-WC/a-C：H)结构的纳米复合涂层,此时在多种强化机制(固溶强化、压应力、(001)取向、纳米晶/非晶复合结构等)的共同作用下,涂层的硬度高达45 GPa,同时在适量a-C：H的润滑作用下,涂层的磨损率低至10-8 mm3/mN量级,主要的磨损机制是磨粒/润滑混合磨损.微量的C掺杂(PC2H2=0.004 Pa)使WB2涂层的应力类型由拉应力转变为压应力,且压应力逐渐增加,当PC2H2>0.02 Pa时,随着软质相a-C：H含量的增加,涂层的压应力降低.当PC2H2=0.008 Pa(～20.0 at.％C)时,由于纳米晶和非晶间较强界面的形成,使AlB2-type WB2的热稳定性显著提高,相变温度由700℃提高至1000℃.
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