(TiCrZrVNb)C高熵陶瓷薄膜的相稳定性及力学性能研究
编号:106
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更新:2025-04-08 11:12:24 浏览:12次
口头报告
摘要
结合第一性原理计算与热力学分析方法,确定了(TiCrZrVNb)C高熵陶瓷薄膜(HECCs)的化学稳定性和单相稳定性。负的生成能(-39.98 kJ/mol)和负的高温下混合吉布斯自由能(1257 K)表明了(TiCrZrVNb)C的化学稳定性和高温单相稳定性。基于此,成功制备了高硬度(27.08±0.58 GPa)、高弹性恢复率(55.8%)以及低摩擦磨损(摩擦系数0.11,磨损率1.6 × 10−6 mm3/(N·m))的HECCs。为了进一步优化薄膜力学性能,研究了沉积偏压对薄膜力学性能的影响;结果发现在高偏压(-400V)下,薄膜不仅表现出高的屈服强度(9.5 GPa),而且兼具良好的韧性,实现了薄膜强度和韧性的同步提升。对于其强韧化机理,首先,(TiCrZrVNb)C的弹性常数计算结果表明了其固有的韧性行为;其次,沉积的HECCs表现出了从原子水平到纳米尺度的化学浓度波动(CFs)这一独特微观结构。原子级CFs导致的严重晶格畸变会显著阻碍位错运动而增加材料强度;纳米级CFs则会产生位错扎钉效应,促进位错间交叉滑移的同时形成位错胞,使塑性变形趋于在各晶粒中均匀分布,提高失效前的塑性变形量,从而提高薄膜韧性。
关键词
(TiCrZrVNb)C,高熵陶瓷薄膜,相稳定性,力学性能,化学浓度波动
稿件作者
许文举
中国科学院兰州化学物理研究所
贾丙森
中国科学院兰州化学物理研究所
鞠鹏飞
上海航天设备制造总厂有限公司
李红轩
中国科学院兰州化学物理研究所
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