[口头报告]Cu掺杂TiNbCrZrN高熵陶瓷薄膜结构、性能与氢相容性研究

Cu掺杂TiNbCrZrN高熵陶瓷薄膜结构、性能与氢相容性研究
编号:78 稿件编号:88 访问权限:仅限参会人 更新:2025-04-02 21:17:17 浏览:113次 口头报告

报告开始:2025年05月11日 11:45 (Asia/Shanghai)

报告时间:15min

所在会议:[L] 高熵合金及其涂层论坛 » [L1] 上午场

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摘要
高熵氮化物陶瓷薄膜超高的硬度赋予其优异的耐磨性,但其固有的脆性导致在富氢环境中服役可靠性显著下降。本研究采用铜相增韧的方法,通过高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术制备了不同铜含量的TiNbCrZrCuN薄膜,系统探究铜掺杂量(0~9.2 at%)对薄膜微结构演变及力学性能的调控机制。实验表明,含2.1 at% Cu的薄膜通过固溶强化与韧性相增韧协同作用,实现硬度(18.5 GPa)与断裂韧性的平衡提升。含铜薄膜的磨损率较未掺杂样品降低43%(2.43×10⁻⁶ mm³/N·m),其耐磨性提升源于富铜界面处的裂纹偏转效应和塑性应变协调机制。电化学充氢实验进一步揭示:铜掺杂薄膜的抗氢脆性能显著增强,其服役寿命延长150%。研究表明,铜诱导的局部非晶化有效阻碍氢扩散路径,使薄膜具备更低的氢扩散系数(1.3×10⁻⁹ cm²/s)和更高的氢陷阱密度(1.4×10⁻³ mol/cm³),从而在氢致应力作用下,保持了薄膜力学性能的完整性。该研究证实韧性相增韧策略可突破陶瓷氮化物薄膜的脆性瓶颈,为设计兼具耐磨性与抗氢致降解特性的功能薄膜提供了新思路。
 
关键字
高熵合金氮化物;高功率脉冲磁控溅射;耐磨损性能;抗氢脆性能
报告人
杨韬
学生 西南交通大学

稿件作者
杨韬 西南交通大学
姜欣 西南交通大学
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