共溅射V-Zr合金薄膜:化合物、微结构和硬度

摘要

为了揭示合金薄膜中金属间化合物对薄膜微结构和力学性能的影响,通过双靶磁控共溅射方法制备了一系列不同Zr含量的V-Zr合金薄膜,采用能量分散谱、X射线衍射、透射电镜和纳米力学探针研究了薄膜微结构和硬度随Zr含量的变化。研究结果表明:由于溅射薄膜生长的高非平衡性,Zr原子可以过饱和地固溶于V的晶格中,并造成晶格的畸变,使薄膜的晶粒在低的Zr含量下就成为纳米晶,随着Zr含量的增加,薄膜形成由V和V_2Zr组成的非晶结构,并且逐步转变为主要由V_2Zr化合物组成的非晶。与微结构的变化相对应,薄膜的硬度在低Zr含量时因过饱和固溶和晶粒的纳米化迅速提高,而形成非晶结构后则因V_2Zr的逐步增加而维持在高值。