Multi-element high entropy films show great potential for application in aerospace due to its excellent properties of high hardness, high temperature resistance and wear resistance. However, there is still a lack of theory of scientific selection alloy element and influence of microstructure on high temperature property, it is greatly restricted in engineering application. In this program, the films are prepared by hybrid high power impulse magnetron sputtering, a series of different elements and different components multi-element films are designed and synthesized, study on the internal connection among chemical composition, microstructure and high temperature tribological properties, it is to explore the phase evolution and formation mechanism of multi-element high entropy by thermodynamic calculation and kinetic analysis, reveals the high temperature wear resistance mechanisms, in order to establish the theory of design multi element high entropy alloy films composition, the ultimate goal is to prepare the films of high hardness and high temperature wear resistance. The implementation of this project will provide scientific basis and theoretical guidance for multi-element high entropy films in the aerospace field.
多主元高熵薄膜具有高硬度、耐高温、耐磨损等优异的综合性能,在航天航空领域显现出巨大的应用潜力。然而目前尚缺乏科学选择合金元素的理论以及薄膜微观结构对高温性能的影响规律,极大地限制了该类薄膜的工程化应用。本项目拟采用复合高功率脉冲磁控溅射技术,设计并可控合成一系列不同组元与组分的多主元高熵薄膜,研究多主元高熵薄膜的化学成分—微观结构—高温摩擦学性能之间的内在联系,通过热力学计算和动力学分析探索多主元高熵薄膜的相演变及形成机制,揭示多主元高熵薄膜的高温摩擦磨损机理,以期建立多主元高熵薄膜合金成分设计理论,最终形成高硬度、耐高温摩擦磨损的多主元高熵薄膜。本项目的实施将为多主元高熵薄膜在航天航空领域的应用提供科学依据和理论指导。
多主元高熵薄膜具有高硬度、耐高温和耐磨损等优异的综合性能而备受关注,然而目前尚缺乏科学选择合金元素的理论以及薄膜微观结构对高温性能的影响规律,极大的限制了该类薄膜的工程化应用。针对这一问题,本项目首先采用多靶磁控溅射技术制备了一系列不同组元与组分的多主元高熵薄膜,然后通过理论计算不同薄膜的热力学参量、原子半径差和价电子浓度,分析了各体系多主元高熵薄膜的相演变及形成机制,建立了多主元高熵合金薄膜体心立方结构或非晶相形成的基本判据,为多主元高熵薄膜合金元素的选择提供了重要理论支持;研究了多主元高熵薄膜的力学性能、高温抗氧化性能、大气室温和大气高温摩擦学性能,揭示了多主元高熵薄膜的室温/高温摩擦磨损机理;获得了硬度大于25 GPa,附着力大于350 mN以及具有良好抗高温氧化和耐高温磨损性能的多主元高熵薄膜。本项目的研究结果将为多主元高熵薄膜的工程化应用提供科学依据和理论指导。
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数据更新时间:2023-05-31
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