磁致冷材料Gd表面保護(hù)膜的制備及其附著性能研究.pdf

1、釓(Gd)在室溫具有優(yōu)良的磁熱效應(yīng)，同時(shí)具有良好的韌性和易加工性，是磁制冷機(jī)不可缺少的室溫磁致冷材料，但作為磁致冷材料的工質(zhì)釓(Gd)由于其性能活潑，在磁制冷機(jī)中很容易被冷卻液腐蝕，嚴(yán)重影響了磁致冷樣機(jī)的使用壽命。 本文利用直流磁控濺射方法，在Gd試樣上分別沉積四種靶材成分的薄膜。靶材分別為不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)、高純Ti、純Cu和純Al。運(yùn)用掃描電鏡(SEM)、掃描探針顯微鏡(SPM)、能譜儀(EDX)、X射線光電子能

2、譜(XPS)、臺(tái)階儀等表面分析技術(shù)對(duì)鍍層的微觀形貌和組織、鍍層與基體的界面形貌、鍍層的表面成分及各組分的深度分布、薄膜厚度等進(jìn)行定性分析檢測(cè)。并對(duì)濺射工藝參數(shù)與薄膜質(zhì)量、薄膜與基體附著性能的關(guān)系進(jìn)行了研究。探索直流磁控濺射法制備薄膜的最佳工藝參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：不銹鋼薄膜是由原子堆積成的島狀分布生長(zhǎng)，生長(zhǎng)期薄膜表面粗糙不平，晶粒呈細(xì)纖維狀。濺射的功率密度對(duì)幾種靶材的薄膜沉積速率影響都很大；1Cr18Ni9Ti，Ti和Al鍍層表

3、面膜層致密無(wú)針孔，組織較均勻，Al鍍層表面質(zhì)量最好，而Cu鍍層與另外三種鍍層相比，薄膜表面粗糙且有較多孔隙；Cu與Gd基底結(jié)合較差，界面有裂縫出現(xiàn)，其它三種薄膜界面結(jié)合性能較好。這主要是由于不同的“薄膜—襯底”材料的組合對(duì)附著力有著重要的影響，鍵合類型差別較大、浸潤(rùn)性較差的物質(zhì)之間不易形成較強(qiáng)的鍵合，其附著性能較差。相同材料的薄膜隨濺射參數(shù)的改變其附著強(qiáng)度也不同。綜上分析發(fā)現(xiàn)Al膜不但薄膜表面質(zhì)量最好，而且界面結(jié)合性能最強(qiáng)，有望用于磁制