图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation高熵碳化物(TiCrZrVNb)C薄膜的相稳定性DFT计算与机械性能研究

编号：76 访问权限：Participants Only 更新：2024-03-20 14:02:10 浏览：110次收藏取消收藏

2024-05-12 09:30

15min

[D] 论坛3：物理气相沉积和化学气相沉积薄膜技术 [D-1] 论坛3上午

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摘要

通过第一性原理计算和热力学分析，确定了化学组成为(TiCrZrVNb)C的高熵碳化物陶瓷的相结构与单相形成能力，并计算了该高熵陶瓷的弹性常数与力学性能。基于计算结果，在特定沉积条件下成功制备了该陶瓷薄膜，并系统研究了不同乙炔比例Rc (0、0.5、1、1.5和2)对薄膜物相组成、微观结构、力学性能和摩擦学性能等的影响。结果表明，所有薄膜中金属主元的原子占比基本相等，符合高熵概念对主元含量的要求。XRD分析表明，Rc为1和1.5时沉积的薄膜具有简单面心立方结构(FCC)，而Rc为0、0.5和2时沉积的薄膜分别具有非晶相和第二相结构。随着乙炔比例Rc的增加，薄膜的硬度和弹性模量均呈现出先升高后降低的趋势，Rc = 1时薄膜的硬度和弹性模量最高，分别为27.08±0.58 GPa和349.20±33.78 GPa。该薄膜除了具有最高的硬度和弹性模量外，还具有最佳的弹性回复率(55.8%)。除Rc = 0条件下沉积的合金薄膜外，其余薄膜在摩擦试验中均表现出较低的摩擦系数和良好的耐磨性。特别是乙炔比例Rc= 1条件下沉积的薄膜，由于同时具有较低的摩擦系数0.11和优异的力学性能，该薄膜表现出优异的抗摩擦磨损性能，最小磨损率达到1.6 × 10⁻⁶ mm³/(N·m)。