添加SnAl元素与中温烧结对Cr/Zr膜基界面结合强度的影响

作者：严艳芹; 邱长军^*; 胡良斌; 黄鹤; 刘艳红; 李怀林

来源：表面技术, 2018, 47(12): 277-283.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.12.037

• 磁控溅射
• CrSnAl合金膜层
• 中温烧结
• 膜层韧性
• 结合强度

目的通过在Cr膜中添加Sn Al元素及中温液相烧结,提高锆合金膜基界面结合强度。方法在Cr靶中添加SnAl元素,制备一种均匀分布的Cr Sn Al合金靶材(原子比Cr:Sn:Al=95:4:1),并利用直流磁控溅射(DCMS)技术在锆合金表面制备约5μm厚的Cr SnAl膜层,再将CrSnAl膜层试样放入Ar保护气氛炉中进行中温烧结(温度为600℃,时间为30 min),随炉冷却至室温。利用XRD、SEM、EDS及体式显微镜分析中温烧结对Cr Sn Al膜层形貌、组织结构及元素扩散的影响;根据涂层弯曲断裂形貌、切削划痕力和切屑形貌综合评价膜基界面结合强度。结果添加SnAl后,Cr膜层表面孔隙等缺陷明显减少,膜基界面结合强度得到较大提升,从41.7 MPa提升到了45.8 MPa。600℃烧结后,Cr SnAl膜层韧性增强,并出现韧窝形貌,剪切唇仅为烧结前CrSnAl膜层的1/2,Cr Sn Al/Zr界面结合强度进一步提升到52.1 MPa。结论 Cr膜中添加SnAl有利于膜基界面元素扩散,对膜基界面结合强度提高有较大影响;中温烧结Cr Sn Al膜层韧性及膜基界面结合强度均有较大提升,进而改善了膜基界面结合性能。

• 单位
  南华大学