組合材料芯片技術(shù)在鈦合金研究中的應用.pdf

1、組合材料芯片技術(shù)是材料高速合成表征的研究方法，其核心思想是并行地合成大量成分變化的樣品，并通過后續(xù)高通量的測試手段篩選出性能優(yōu)異的目標材料，該方法在多元系材料研究中優(yōu)勢明顯。鈦合金中合金元素種類較多，多種合金元素的復合作用使鈦合金的固態(tài)相變趨于復雜化，所以組合材料芯片技術(shù)適用于多元鈦合金的相變研究和成分設(shè)計。本論文采用組合材料芯片技術(shù)，利用IM100離子束濺射沉積設(shè)備制備了Ti-Al-V系和Ti-Al-V-Cr-Mo系三種鈦合金薄膜材料

2、芯片。樣品庫中每種合金元素的含量梯度地變化，實現(xiàn)了合金元素的組合。樣品庫經(jīng)合金化后采用XRD和納米壓痕儀研究了其中部分樣品的相變規(guī)律和力學性能，獲得的研究結(jié)果如下:
　　1.合金化過程是樣品庫后續(xù)分析和測試的基礎(chǔ)，真空條件下，600℃×1h+950℃×1h FC的合金化制度可以確保多層金屬單質(zhì)膜轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量的鈦合金薄膜，絕大部分的合金元素以溶質(zhì)原子存在。
　　2.利用EDS、XPS和薄膜中合金元素單質(zhì)層厚度測量三種手段，驗證

3、了樣品庫的名義成分與設(shè)計成分的一致性。
　　3.本論文利用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)觀察了鈦合金薄膜樣品的形貌。結(jié)果表明合金化制度影響著樣品的形貌，每個鈦合金薄膜試樣的晶粒形狀基本一致，無法通過形貌的觀察區(qū)分樣品中的相組成。
　　4.納米壓痕測試結(jié)果表明，在相同的合金化條件下樣品的硬度由合金元素的含量和表面形貌決定。在測試的兩個樣品庫中，爐冷態(tài)成分為Ti-5Al-5V和Ti-3Al-3Mo-5V-2Cr