采用硼化物靶材来改善涂层材料

攀时复合材料有限公司与欧瑞康表面解决方案股份公司(Oerlikon Surface Solutions AG)及维也纳科技大学材料科学与技术研究所合作,正在一个多普勒实验室内进行改进涂层材料的研究。

硼化物靶材,从左上角开始:CrB2、TaB2、VB2、TiB2、ZrB2、NB2 和 W2B5

保护涂层需满足极高的要求。毕竟,他们的工作是要提高精密部件的效率、易用性和使用寿命。这类精密部件包括汽车行业中的切削工具、涡轮叶片和阀门等。为满足这些苛刻要求,一项针对新型定制涂层材料的密集研究计划正在进行。基于硼化物的涂层目前表现出良好的前景。它们应用广泛,例如,可用作超高温耐磨损和防腐蚀涂层、氧化屏障或热障涂层。但是仍需要进行相当多的研究,因为如果要更广泛地使用基于硼化物的涂层材料,则需要对其有更多的了解。这就是为什么攀时复合材料有限公司与欧瑞康表面解决方案股份公司及维也纳科技大学材料科学与技术研究所合作开展三元二硼化物研究的原因。该研究涉及选择二硼化物的组合并通过实验将其沉积以形成三元系统。其中涉及使用来自攀时复合材料有限公司的超纯净二硼化物靶的共溅射工艺,使用了 CrB2、TaB2、VB2、TiB2、ZrB2、NB2 和 W2B5 等材料。这涵盖了涂料的各种化学组成,并允许研究它们的各种属性。

由 W1-xTaxB2 组成的涂层证明是有前途的。此外,在 WB2 的首选 α 晶体结构中添加多达 26% 的钽,会提升其在 800 °C - 1400 °C 温度区间内的热稳定性。由 Paul Mayrhofer 和 Helmut Riedl 领导的该研究小组所能提供的理论和经验证据表明这种效应是基于晶体结构的空位稳定性(vacancy stabilization)。该小组还在各种刊物中证明添加钽对于α-WB2 的极高断裂韧性没有任何负面影响。这一点非常重要,因为大多数二硼化物由于其脆性而无法找到可应用处。基于这些研究结果,维也纳科技大学研究小组中的博士生 Vincent Moraes 在 2018 年 4 月的 ICMCTF 国际会议中获得了金奖。


对于三元硼化物,您可在于 9 月在瑞典瓦斯泰纳举行的第 83 届 IUVSTA 研讨会上了解到更多信息。