金属间化合物Ni3Al薄膜的制备及性能研究
高温结构材料目前已成为航空、航天、能源工业中不可替代的关键性材料，其具有许多优良性能，如高温高强度，高温耐蚀性，高的比强度和比刚度等。金属间化合物正是中的重要一类。 金属间化合物的性能介于金属和陶瓷之间，其结构不同于其金属组元，是一种长程有序的超点阵结构，因而具有许多特殊的物理化学性能和力学性能。与金属材料相比，金属间化合物密度小、高温抗氧化性能好、熔点高、硬度高、抗蠕变和抗疲劳性能好，并具有许多特殊的物理化学性能和力学性能，特别是一些金属间化合物的强度在特定温度范围内随温度升高而升高。金属间化合物不仅具有陶瓷材料的强度高、抗氧化、耐高温、热膨胀系数低和密度小等优良性能，也具有陶瓷材料不具有的良好的塑韧性能，在许多方面的应用是一般金属材料和高分子材料无法替代的。 Ni3Al金属间化合物合金薄膜由于其良好独特的力学、电学和磁学性能，耐高温强度及抗氧化腐蚀性，可用于微电子器件的钝化层，集成电路的导电栅层，巨磁电机存储器的记录磁头，高温航天器件的高温包覆层等，在抗氧化涂层、耐高温材料、航空航天材料、微电子器件、大规模集成电路等诸多领域，具有广阔的应用前景。因此，研究金属间化合物Ni3Al薄膜材料应用于结构材料领域显得尤为必要。本论文试图研究能起保护基体抗氧化和腐蚀性能的Ni3Al薄膜材料。 采用直流磁控共溅射法，在衬底温度为450℃的SiO2基体上制备了厚度为500nm的Ni3Al薄膜，X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等测试表明，薄膜为(111)取向的L12型晶体结构金属间化合物。采用纳米压痕方法测试了薄膜的力学性能，其硬度为8.00GPa，弹性模量为200GPa。为克服亚微米级薄膜氧化增重难以测量的困难，本文采用四探针测试金属薄膜电阻的方法，间接给出了薄膜的腐蚀性能和高温氧化程度。结果表明，Ni3Al金属间化合物薄膜的氧化速率为2.28×10-13g2cm-4s-1，薄膜具有良好的高温抗氧化性能。
Ni3Al薄膜;磁控溅射;微观结构;高温氧化性能;力学性能;金属间化合物
西南科技大学
硕士
材料物理与化学
代波
2013
中文
TB43
57
2013-10-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）