ZrO2薄膜扩散阻挡层在镍基合金上的应用.pdfVIP

下半月出版 MaterialHeatTreatmentti材料热处理技术 ZrO2薄膜扩散阻挡层在镍基合金上的应用 陈书民，朱冬梅，周万城，罗 发 (西北工业大学 凝 固技术国家重点实验室，陕西 西安 710072) 摘 要 ：采用 DC反应磁控溅射工艺在 K424合金基底上制备 了ZrO 薄膜 ，并对薄膜进行 了不同温度的热处理，采 用 XRD、SEM 和 EDS等分析手段对薄膜 的表面形貌 、成分及 晶体结构进行了表征，并研究了ZrO：薄膜对基底元素扩 散 的阻挡能力 。结果表 明，热处理后薄膜主要为单斜相ZrO：，含少量 四方相。800℃以下热处理的薄膜致密平整 ，无裂纹 出现 ．900℃热处理后基底元素 Ti扩散至薄膜表面生成 TiO：，导致 ZrO。薄膜阻挡扩散作用失效。800℃以下热处理的 ZrO，薄膜可以有效阻挡镍基合金元素的扩散。 关键词 ：ZrO 薄膜 ；直流反应磁控溅射 ；扩散阻挡层；热处理 中图分类号：TG174．44 文献标识码：A 文章编号：1001—3814(2011)24-0163-03 Application ofZrO2Thin—film Diffusion Barrieron NiBased Alloy CHEN Shumin，ZHU Dongmei，ZH0U W ancheng，LU0 Fa (StateKeyLaboratoryofSolidfiicationProcessing,NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian710072，China) Abstract：Zr02filmson Ni·basedsuperalloy K424werepreparedbyreactiveDC—magnetron sputteringmethodand annealedatdifferenttemperatures．ThebarrierabilityofZrO2filmstothediffusionofsubstrateelementswasstudiedandthe effectsofann ealingtemperatureonthecompositionandmicrostructureoftheZrO2filmswereexplored．Theresultsshowthat htefilmsconsistmainlyofmonoclinicZrO2andasmallnumberoftetragonalZrO2．Afterannealingat800℃ ，theobtained ZrO2filmsaredense，smooth，andnovisiblecracks．Afterannealingat900℃ ，hteTielementinsubstratediffusestohte surfaceofZrO2filmsandgeneratestitanium oxide．TheZrO2filmsann ealedat800℃ canbeusedasapromisingdiuff sion barrierfortheNi—basedalloy． Keywords：ZrO2films；reactiveDC-magnetronsputtering；diffusionbarrier；annealing 高温合金作为航空 、航天用高温材料 ，其高温氧 倍I91。因此在溅射制备化合物薄膜时，经常将金属做 化行为一直受到广泛的关注[1．3】。K424合金是一种高 成靶 ，采用反应磁控溅射法来制备 ，但采用 DC反应 Al、Ti低密度型铸造镍基高温合金，中高温持久强 磁控溅射法制备ZrO：薄膜的研究很少见。 度较高。具有较高的高温力学性能，适合制作喷气发 本文采用 DC反应磁控溅射法在 K424合金表 动机涡轮叶片、导向叶片及其他高温构件 ，但在高温 面制备 了ZrO：