化學(xué)氣相沉積鎢錸合金工藝及組織性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、鎢及鎢錸合金被廣泛地應(yīng)用于宇航、原子能、冶金、電子、石油化學(xué)等工業(yè)中。在難熔金屬鎢中加入錸形成鎢錸合金,可以有效地提高材料的強(qiáng)度和塑性,使脆性轉(zhuǎn)變溫度降低,再結(jié)晶溫度升高,并增加抗疲勞和熱振動(dòng)能力。 在本研究工作中,以六氟化鎢、六氟化錸和氫氣為源氣體,采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法,制備了高質(zhì)量的難熔金屬鎢及鎢錸涂層。實(shí)驗(yàn)研究了鎢及鎢錸合金涂層成分、組織、結(jié)構(gòu)和性能及工藝參數(shù)的影響,探討了鎢錸合金沉積機(jī)理。 采用熱壁化學(xué)氣

2、相沉積法,在400℃-900℃均能沉積出鎢涂層。沉積層組織結(jié)構(gòu)受沉積溫度和源氣體中WF6與H2比例的影響。隨沉積溫度增加,源氣體中氫氣比例加大,沉積層顯微組織由柱狀晶向樹枝晶及雜亂組織方向變化,使沉積層晶體生長擇優(yōu)取向減弱。沉積溫度為550-650℃時(shí),能獲得表面光滑的高純、致密鎢沉積層。 工藝實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),沉積溫度是影響化學(xué)氣相沉積鎢錸合金沉積膜層成分、組織、結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要因素。在一個(gè)大氣壓下,制備W-Re合金沉積層

3、的理想工藝溫度范圍在550℃至650℃之間。低于500℃,因沉積速度非常緩慢,所獲得沉積膜層非常?。怀练e溫度高于700℃,由于反應(yīng)氣體中ReF6在氣相中與H2反應(yīng)產(chǎn)生金屬錸顆粒,后沉降到沉積基體生長表面阻礙沉積膜層生長,導(dǎo)致不能形成致密的鎢錸合金沉積層。 反應(yīng)氣體成分配比是影響化學(xué)氣相沉積鎢錸合金沉積膜層成分、組織形態(tài)、結(jié)構(gòu)的另一個(gè)主要因素。在沉積工藝溫度范圍內(nèi),隨著反應(yīng)氣體中ReF6含量的增加,顯微組織依次出現(xiàn)柱狀晶、類似樹枝

4、晶組織、雜亂組織。膜層結(jié)構(gòu)由鎢錸固溶體向鎢錸固溶體+鎢錸間非平衡金屬間化合物W0.80Re0.20膜層結(jié)構(gòu)及鎢錸固溶體+鎢錸間非平衡金屬間化合物W0.80Re020+純錸顆粒膜層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。 550℃-650℃溫度范圍內(nèi),改變反應(yīng)源氣體配比可以獲得不同成分具有單相固溶體結(jié)構(gòu)的沉積膜層。 化學(xué)氣相沉積鎢錸合金實(shí)驗(yàn)獲得沉積層硬度與沉積層中錸含量及沉積層顯微組織相關(guān)。隨沉積層中錸含量的增加,鎢錸合金沉積層硬度先增大后減小,在錸含

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