Благодаря своей превосходной механической прочности, термостойкости и коррозионной стойкости, высокоэнтропийные сплавы уже давно считаются важным направлением в разработке материалов следующего поколения.
Однако, когда исследователи пытаются внедрить эти превосходные свойства в электронные, энергетические или износостойкие приложения в виде тонких пленок, они часто сталкиваются с ограничениями, связанными с высокими затратами на подготовку и сложными техническими барьерами.
Недавно японский университет Канадзава в сотрудничестве с Индийским технологическим институтом в Хайдарабаде и Университетом Стратклайда в Великобритании предложил инновационную технологию, которая успешно преодолевает технологические узкие места и позволяет получать высокоэффективные тонкие пленки из высокоэнтропийных сплавов с меньшими затратами, открывая новые возможности для материаловедения.
Оглавление
Потенциал и проблемы высокоэнтропийных сплавов
Высокоэнтропийные сплавы — это новый тип материалов, состоящих из пяти или более элементов, смешанных в приблизительно равных пропорциях, структура и свойства которых опровергают традиционные концепции проектирования сплавов. Они обладают замечательными преимуществами, особенно в отношении высокой прочности, термостойкости и коррозионной стойкости. Если их удастся получить в виде тонких пленок, эти материалы потенциально могут быть использованы в защитных слоях для электронных компонентов, износостойких поверхностях, энергетических устройствах и инженерных компонентах для экстремальных условий. Однако получение равномерно смешанных многоэлементных тонких пленок требует одновременного контроля нескольких мишеней и использования дорогостоящих мишеней из высокоэнтропийных сплавов, что приводит к сложным и дорогостоящим процессам, ограничивающим практическое применение технологии и промышленное производство.
Новая стратегия, реализуемая с помощью вращающихся мишеней и импульсных лазеров.
Инновация исследовательской группы заключается в сочетании импульсного лазерного осаждения (PLD) с новой конструкцией вращающейся мишени. Вместо использования мишени из одного сплава они изготовили веерообразные листы из пяти чистых металлов, составляющих типичный высокоэнтропийный сплав «Кантера» — хрома, марганца, железа, кобальта и никеля — и расположили их в дискообразной мишени. При облучении мишени лазером во время вращения атомы различных металлов выбрасываются и одновременно транспортируются к поверхности подложки, что позволяет сложным элементам естественным образом смешиваться и образовывать пленку из высокоэнтропийного сплава. Такая конструкция позволяет одной мишени выполнять этапы, которые ранее требовали управления несколькими мишенями, снижая затраты на оборудование и делая корректировку состава более гибкой.
Формирование пленки — это не просто покрытие, а глубокое внедрение.
Экспериментальные результаты показывают, что эта технология успешно позволила сформировать высокоэнтропийные сплавные пленки толщиной в сотни нанометров на подложках из различных материалов, таких как стекло, алюминий и сталь. Наблюдение поперечного сечения дополнительно показывает, что пленка не просто прикрепляется к поверхности, а проникает в подложку за счет «эффекта атомной имплантации», образуя структуру, более плотно интегрированную с материалом. Такое ускоренное лазером поведение атомной имплантации не только повышает адгезию пленки, но и придает функциональному слою большую прочность и стабильность.
Возможность точной регулировки для управления структурой тонкой пленки.
В процессе осаждения исследовательская группа обнаружила, что изменение давления газа внутри камеры осаждения помогает регулировать кинетическую энергию атомов, тем самым контролируя глубину и толщину пленки. Это свойство позволяет точно регулировать давление в соответствии с требованиями применения, например, увеличивать толщину износостойкого слоя, улучшать тепловые диффузионные возможности или повышать прочность защитного слоя. В материаловедении такая высокая степень управляемости часто приводит к расширению практической ценности и промышленного потенциала.
Перспективное будущее индивидуального проектирования материалов.
Наибольшая привлекательность этой технологии заключается в ее способности изготавливать функциональные тонкие пленки с высокой адгезией и высокими эксплуатационными характеристиками при низких затратах и минимальной сложности, без ограничений, связанных с материалами подложки. Будь то металл, керамика или стекло, модификация поверхности может быть достигнута с помощью упрощенного процесса нанесения пленки. Что еще более важно, путем простой регулировки типа и расположения металлической мишени можно создавать индивидуальные тонкие пленки из высокоэнтропийных сплавов с различными свойствами, что значительно повышает гибкость применения.
заключение
Новая технология, предложенная Университетом Канадзавы и его командой разработчиков, предлагает более экономичный и осуществимый подход к изготовлению тонких пленок из высокоэнтропийных сплавов, освобождая применение высокоэффективных материалов от ограничений дорогостоящих производственных процессов. По мере дальнейшего совершенствования и расширения технологии на большее количество комбинаций металлов, ожидаются конкретные результаты применения этой инновационной технологии в таких областях, как электронная упаковка, защитные покрытия, теплоотвод и энергетика. Это не только прорыв в материаловении, но и отправная точка для новой волны промышленных применений.
Источник:
- Были разработаны недорогие тонкие пленки из высокоэнтропийных сплавов путем сочетания вращающихся многометаллических мишеней с импульсным лазерным осаждением.
- Университет Канадзавы и другие: Формирование тонких пленок из высокоэнтропийных сплавов с использованием лазеров.
Что касается измельчения, мы предлагаем индивидуальные настройки и можем регулировать соотношение в соответствии с требованиями обработки для достижения максимальной эффективности.
Если после прочтения текста вы все еще не знаете, как выбрать наиболее подходящий вариант.
Добро пожаловать, свяжитесь с нами, у нас есть кто-то, кто ответит на ваши вопросы.
Если вам нужна индивидуальная расценка, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Часы работы службы поддержки клиентов: с понедельника по пятницу с 09:00 до 18:00.
Тел: 07 223 1058
Если у вас есть какие-либо вопросы или вопросы, на которые вы не смогли ответить по телефону, пожалуйста, отправьте мне личное сообщение на Facebook~~
Фейсбук Хоневэй: https://www.facebook.com/honwaygroup
Вас также может заинтересовать…
[wpb-random-posts]
