FeCrVTa0.4W0.4高熵合金氮化物薄膜的微观结构与性能

王子鑫，张 勇

1) 青海大学青海省新型轻合金重点实验室，西宁 810016 2) 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京 100083 3) 北京科技大学顺德研究生院，佛山 528399

自21世纪以来，高熵合金逐步成为材料研究领域的热点，最初，高熵合金被定义为由五种及五种以上的元素构成，每种元素原子百分比均在5%到35%之间，通常形成具有体心立方[1](BCC)、面心立方[2−3](FCC)或者是密排六方[4](HCP)结构的简单固溶体. 由于高熵合金具有独特的成分和微观结构，该合金获得了有别于传统合金的优异性能，如低温韧性[5−7]、耐热性[8]、耐磨性[9]、抗氧化[10−12]、软磁性[13−16]、抗辐照[17−19]、良好耐腐蚀性[20]等. 学者们在研究高熵合金块体的同时，将多元高熵思想应用于薄膜材料，开发了一系列高熵合金氮化物薄膜、碳化物薄膜等[21]，其中，高熵合金氮化物薄膜的研究最为广泛，通过调节合金元素含量、氮气含量、基底偏压等参数，研究高熵合金氮化物薄膜的微观结构及其性能[22−25]. Chen等[26]利用直流磁控溅射的方法在304不锈钢和硅片上制备了 Fe−Co−Ni−Cr−Cu−Al−Mn和 Fe−Co−Ni−Cr−Cu−Al0.5两种氮化物薄膜，随着氮气分压增加，薄膜结构从有序的FCC和FCC+BCC逐渐转变为非晶相，高熵合金氮化物薄膜硬度要高于高熵合金薄膜；Huang和Yeh[27]研究了氮气分压对AlCrNbSiTiV高熵合金氮化物薄膜的影响，合金薄膜为非晶相，当通入氮气后，该合金氮化物薄膜呈现FCC结构，晶粒尺寸在 8.7～12.3 nm 之间，在 1273 K 下退火 2 h仍能保持稳定的相结构；Briac等[28]利用多靶共溅射的方法制备了TiZrNbHfTa高熵合金氮化物薄膜，该薄膜为FCC结构，相比于二元TiN薄膜，其硬度提高了约10 GPa，且有较好的耐磨性能；……