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Thermal stability of nanoscale metallic multilayers

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ThermalstabilityofnanoscalemetallicmultilayersA.S.Ramosa,⁎,A.J.Cavaleiroa,M.T.Vieiraa,J.Morgielb,G.SafrancaCEMUC®,DepartamentodeEngenhariaMecânica,UniversidadedeCoimbra,3030-788Coimbra,Portugal

bInstituteofMetallurgyandMaterialsScience,PolishAcademyofSciences,Reymonta25,30-059Cracow,Poland

cResearchInstituteforTechnicalPhysicsandMaterialsScience,HungarianAcademyofSciences,H-1121Budapest,Hungary

abstractarticleinfoAvailableonline7June2014Keywords:MultilayersTi/AlNi/AlNi/TiPd/AlIntermetallicSputteringThermalstability

Metallicnanolayeredthinfilms/foils,inparticularNi/Almultilayers,havebeenusedtopromotejoining.Theob-jectiveofthisworkistoevaluatethethermalstabilityofnanoscalemetallicmultilayerswithpotentialforjoiningapplications.Multilayersthinfilmswithlow(Ti/AlandNi/Ti),medium(Ni/Al)andhigh(Pd/Al)enthalpiesofexothermicreactionwerepreparedbydualcathodemagnetronsputtering.Theirthermalstabilitywasstudiedby:i)differentialscanningcalorimetrycombinedwithX-raydiffraction(XRD),ii)in-situXRDusingcobaltradi-ation,andiii)in-situtransmissionelectronmicroscopy.Itwaspossibletodetecttracesofintermetallicoramor-phousphasesintheas-depositedshortperiod(bilayerthickness)multilayers,exceptfortheTi/Alfilmswherenoreactionproductsthatmightbeformedduringdepositionwereidentified.Forshortperiods(below20nm)theequilibriumphasesaredirectlyachieveduponannealing,whereasforhigherperiodsintermediatetrialuminidephasesarepresentforTi/AlandNi/Almultilayers.TheformationofB2-NiTifromNi/Timultilayersoccurswithouttheformationofintermediatephases.Onthecontrary,forthePd–Alsystemtheformationofintermediatephaseswasneveravoided.Theviabilityofnanoscalemultilayersas“filler”materialsforjoiningmacroormicroparts/deviceswasdemonstrated.©2014ElsevierB.V.Allrightsreserved.

1.IntroductionReactivemultilayer(ML)thinfilmsarecomposedoftens,hundreds,orthousandsofalternatingindividuallayersofreactantshavingalargenegativeenthalpyofmixing.Thelayeredstructureisrepeatedthrough-outthefilmwithamodulationperiod(Λ)consistinginthethicknessofonedoublelayer.Thenegativeenthalpyofmixingoftheconstituentsresultsinheatreleaseoncereactionisinitiated.Forcertainsystemsanddesigns,reactiveMLsexhibitfastexothermalreactions,attaininghightemperatures.Thereactionscouldbeignitedbyanexternalenergysourcesuchasanelectricsparkoramechanicalload[1].Afterreactionisinitiated,atomicmixinganddiffusiontakeplacegeneratingheatataveryfastrate.Heatisconducteddownthefilms,promotingatomicmixingandestablishingaself-propagatingchainreaction[1].Innano-scale/nanocrystallineMLsheatcanbegeneratedfaster,increasingthereactionvelocityandenablingexothermicreactionstobecomeself-sustained.Theexothermicandself-propagatingnatureofreactiveMLsmakethempromisingforseveralapplications,includingjoining[2].Infact,reactivenanoscaleMLfoilsandthinfilmshavealreadyfounduseasafillermaterial,beingparticularlypromisingfor

dissimilarjoining.ReactiveMLscanbeusedasstand-aloneheatsourcesorbyusingtheenergyreleasedtomeltsurroundingsolderorbrazealloys.Forsomeyearsnow,theheatreleasedbytheexo-thermicreactioninnanolayeredNi/AlreactiveMLfoilsisbeingusedtomeltbrazealloys,promotingjoining[3–5].Inaddition,reac-tiveMLscanbeusedtoenhancethediffusionbondingprocessbytakingadvantageoftheirimproveddiffusivity/reactivityandexo-thermiccharacter—reactionassisteddiffusionbonding[6–8].ThefeasibilityofthisprocedurehasalreadybeendemonstratedforsimilaranddissimilarjoiningusingmetallicMLthinfilmswithnanometricmodulationperiods(bilayerthickness)[9–14].TheadvantagesofthereactionassisteddiffusionbondingprocessusingreactiveMLthinfilmsasa“filler”materialinclude:i)an“internal”energysourcetoaidonthediffusionbondingprocess,ii)lowerdiffusionbondingtemperature/pressureorshorterholdingtimes,iii)excellentfiller/basematerialinterface,iv)highqualityandcon-trollabilityofthefillermaterial,andv)thepossibilityofprovidinganinterfacezonewithanintermediatethermalexpansioncoeffi-cient,avoidingcracksandfractureduringdissimilarjoining.Whatevertheapplicationenvisaged,itisextremelyimportanttostudythethermalstabilityoftheMLthinfilmsandhowtheyevolvewiththetemperature.Thephaseevolutionofdifferentmetallicmultilayerthinfilmshasbeenstudiedbytheauthorsusingdifferenttechniques[8,15–18].ThisresearchconcernsthephaseevolutionwithtemperatureofMe1/Me2(Me—metal)MLthinfilmswithpotentialforjoining

ThinSolidFilms571(2014)268–274⁎Correspondingauthorat:DepartamentodeEngenhariaMecânica,PóloII,UniversidadedeCoimbra,R.LuísReisSantos,3030Coimbra,Portugal.Tel.:+351239790700;fax:+351239790701.E-mailaddress:sofia.ramos@dem.uc.pt(A.S.Ramos).

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介孔TiO_2晶须担载Au的热稳定性(英文)

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收稿 日期 ： ０ ２０ —０ ２ １—３３ ．接 受 日期 ： ０２０ —６ ２ １－５２ ． 通 讯联 系人 ．电话／ 真 ：０ ５８ ５ ８ ６ ；电子信 箱 ： ｈｙ ｎ ＠ｎｕ． ｕｃ 传 （２ ）３８ ０ ３ ｚｈ ａｇ ｊｔ ｄ ． ｅ ｎ
基 金 来 源 ：国家 自然科 学基 金 （０ ３ ０ ２ ２ ９ ６ ８ ， １３ ０ １ ２ ７ ６ ０， ０７ ０ ０ ２ 】 ６０ ） 家 高技 术 研 究发 展 计划 （６ ；国 ８ ３计 划 ， Ｏ６ ＡＯｚ ５ ） ２ ０ Ａ ３ ４ ５． 本 文 的英 文 电 子版 （ 际版 ） ｌ ｖｅ￣版 社 在 Ｓｉｎｅ ｉ ｃ￣ 出版 （ｔ ：ｗ ｗｓｉ ｃｄｒ ｔ ｏ ／ ｉ ｃ／ ｕ １ ８ ２ ０ ７ 国 由Ｅｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｃｅｃＤ ｒ ｔ ｅ ｈｔ ／ ｗ ． ｅ ｅｉ ｃ． ｍ ｓ ｅ ｅ ｏ ｍａ １ ７ ２６ ） ｐ／ ｃｎ ｅ ｃ ｃｎ ｊ ／
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纳米YSZ热障涂层高温时效过程中组织演变研究

纳米YSZ热障涂层高温时效过程中组织演变研究

纳米YSZ热障涂层高温时效过程中组织演变研究原慷;于月光;冀晓鹃;Xin-HaiLi;KrishnaPraveenJonnalagadda;RuLinPeng【摘要】燃气轮机长期运行过程中,热端部件如燃烧室内壁和前级涡轮叶片长期经受高温火焰冲击,涂层材料会产生时效行为.在时效过程中,热障涂层会发生组织演变,影响涂层性能与寿命.本文对一种高纯纳米YSZ热障涂层进行了不同温度的时效考核,研究材料在高温中组织演变行为,并对涂层孔隙率变化规律进行了热动力学分析.结果表明,在高温过程中,YSZ涂层中残留的纳米界面会进一步融合并逐渐演变为微米晶;受热动力学机制支配,涂层中孔隙闭合消损,造成涂层孔隙率下降.另外,本文还统计分析了涂层的相变行为.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2018(010)001【总页数】8页(P15-22)【关键词】YSZ;热障涂层;高温时效;组织演变;孔隙率【作者】原慷;于月光;冀晓鹃;Xin-HaiLi;KrishnaPraveenJonnalagadda;RuLinPeng【作者单位】北京矿冶科技集团有限公司,北京 100044;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京 102206;北矿新材科技有限公司,北京 102206;北京矿冶科技集团有限公司,北京 100044;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京 102206;北矿新材科技有限公司,北京 102206;北京矿冶科技集团有限公司,北京 100044;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;北矿新材科技有限公司,北京 102206;西门子燃气轮机制造公司,芬斯邦61283,瑞典;林雪平大学,林雪平 58183,瑞典;林雪平大学,林雪平 58183,瑞典【正文语种】中文【中图分类】TG174.4热障涂层（TBCs）在航空发动机及地面燃气轮机热端部件（燃烧室、前级涡轮叶片）中已得到广泛应用[1, 2]。

【国家自然科学基金】_金属多层膜_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803

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推荐指数 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Байду номын сангаас25 26 27 28 29 30 31 32 33
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2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
科研热词 金属多层膜 超薄膜 血管支架 血管再狭窄 结合性能 纳米金属多层膜 纳米材料 磁性薄膜 磁化反转 硬度 直流溅射 界面 电弧镀 电弧离子镀 热弛豫 模拟 断裂 成膜条件 性能 微结构热稳定性 尺度 变形 内皮细胞 体内内皮化 交换偏置场 tialcrn膜 tialcrn/crn多层膜 pzt lb膜 irmn基自旋阀 al/pb多层膜 316l不锈钢 (fe/pd)n薄膜
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
利用(Co96Zr4Cu)n多层膜提高薄膜材料的Snoek极限

利用(Co96Zr4Cu)n多层膜提高薄膜材料的Snoek极限

利用(Co 96Zr 4/Cu)n 多层膜提高薄膜材料的Snoek 极限柴国志 朱静怡 阳远才 薛德胜兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，兰州，730000利用射频磁控溅射方法制备了结构如图1所示的具有面内单轴各向异性的(Co 96Zr 4/Cu)n 多层膜。

典型样品的静态磁滞回线和动态磁导率谱如图2所示，可以发现样品具有很好的面内单轴各向异性。

通过对比Co 96Zr 4单层膜和(Co 96Zr 4/Cu)n 多层膜的静态和高频磁性，我们发现在(Co 96Zr 4/Cu)n 多层膜中Snoke 极限(起始磁化率和共振频率平方的乘积，即Acher 极限)[1，2]和Co 96Zr 4单层膜相比有了很大的提高。

并且发现这个乘积增加量和多层膜的层数n之间有一定的关系，结果如图3所示。

如果考虑多层膜的界面各向异性，利用Landau – Lifshitz 公式[3]，我们可以得到共振频率和Acher 极限的表达方式： )224(2t M K M H f s u s K r ⋅-=ππγ (1))224(4)2()1(22t M K M M f L s u s s r s A ⋅-=-=πππγμ (2)其中，f r 是多层膜的共振频率，γ是旋磁比，H k 是面内单轴各向异性场，4πM s 是饱和磁化强度，K u 是界面各向异性常数，t 是磁性层的厚度，L A 是多层膜的Acher 极限。

利用公式（2）对实验结果进行拟合，拟合结果如图3所示。

结果表明，实验结果和我们的模型符合的很好，因此我们断定这个极限值的增加来源于这种界面各向异性。

从这些实验结果我们可以得到以下结论：图1、多层膜结构图图2、典型样品磁滞回线和磁谱图3、多层膜的Acher 极限1、讨论多层膜的高频及低频磁性时应当考虑其界面各向异性；2、利用界面各向异性常数为负值的多层膜，可以得到比单层膜更高的Acher极限；3、利用本工作可以得到高频应用的高磁导率材料。