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Cu含量对Ti-Al-Si-Cu-N纳米复合涂层微观结构和高温氧化行为的影响
  • ISSN号:1002-185X
  • 期刊名称:《稀有金属材料与工程》
  • 时间:0
  • 分类:TG174.45[金属学及工艺—金属表面处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]南昌航空大学,江西南昌330063, [2]江西科技师范大学江西省表面工程重点实验室,江西南昌330013
  • 相关基金:National Natural Science Foundation of China(51365041,51005111)
中文摘要:

通过磁控溅射技术,在AISI-304不锈钢表面制备了不同Cu含量的Ti-Al-Si-Cu-N纳米复合涂层。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)仪、X射线衍射(XRD)仪、纳米压痕仪和自制压痕仪等设备研究Ti-Al-Si-N和Ti-Al-Si-Cu-N纳米复合涂层的结构和在800℃氧化的行为。结果表明:随着涂层中Cu含量的增加,涂层表面的微孔数量减少,涂层更加致密,涂层晶粒尺寸减小,择优取向由(111)向(110)逐渐转变。涂层的硬度由14.76 GPa增加至19.42 GPa。Cu含量为1.72%(原子分数)的Ti-Al-Si-Cu-N弹性模量最小,为104.5GPa。Cu元素对Ti-Al-Si-Cu-N纳米复合涂层抗氧化性能有两方面的影响:一是促进Al元素的扩散,二是在氧化膜表面形成裂纹和微孔缺陷。Ti-Al-Si-N涂层比Ti-Al-Si-Cu-N涂层具有更好的抗氧化性能。

英文摘要:

Ti-Al-Si-Cu-N nanocomposite films with different Cu contents were deposited on AISI-304 stainless steel by DC reactive magnetron sputtering. Both Ti-Al-Si-N and Ti-Al-Si-Cu-N nanocomposite films were oxidized at 800 °C to investigate the influence of Cu content on the microstructure and high temperature oxidation resistance by scanning electron microscope(SEM), energy disperse spectroscopy(EDS), X-ray diffraction(XRD), nanoindentation tester and a home-made indentation system. The results indicate that with the increasing copper content in the films, the micropores disappear on the surface of Ti-Al-Si-N nanocomposite film and compact films are obtained. A reduction of the grain size and a change of the(111) preferred orientation to(110) are observed. The microhardness of films increases from 14.76 GPa to 19.42 GPa. The elasticity modulus of Ti-Al-Si-Cu-N films with 1.72 at% Cu content is the minimum of 104.5 GPa. The incorporation of copper at high temperature influences the oxidation resistance of the Ti-Al-Si-N films in the two aspects, one is advancing the diffusion rate of Al element, and the other is inducing cracks of oxide layer and micropores. Ti-Al-Si-N films have a better oxidation resistance than that of the films added Cu element.

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期刊信息
  • 《稀有金属材料与工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会 中国材料研究学会 西北有色金属研究院
  • 主编:张平祥
  • 地址:西安市51号信箱
  • 邮编:710016
  • 邮箱:RMME@c-nin.com
  • 电话:029-86231117
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-185X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1154/TG
  • 邮发代号:52-172
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国优秀期刊一等奖,中国有色金属工业优秀期刊1等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24715