蕪湖人本合金有限責任公司

碳化釩原位合成是一種近年來發展起來的制備復合材料的新方法。通過固相間原子的擴散來完成反應的自蔓延高溫合成法(SHS)、放熱彌散法(XDTM)、接觸反應法、混合鹽反應法和機械合金化法(MA)都屬于原位合成。其中，機械合金化又稱高能球磨，是制備超細材料的一種重要途徑，是1970年由Benjamin 首先提出的。這種技術是將元素粉末按照一定的配比機械混合，在高能球磨機等設備中長時間運轉，由于球磨時金屬磨球與粉末顆粒之間、粉末顆粒與顆粒之間經過長時間的碰撞擠壓，導致粉末出現塑性變形、加工硬化、破碎等現象，繼續球磨，新生表面將會發生冷焊和破碎變形。

碳化釩是硬度高的過渡金屬碳化物之一。作為刀具涂層使用時,還具有許多特殊的優異性能,如使用中表面形成的V2O5 可因自潤滑作用顯著降低刀具的切削阻力。然而,目前對碳化釩的研究不多,且不夠系統。Ferro 等用VC 靶以及電子束蒸發的方法獲得了單相的NaCl 結構的VC 薄膜,薄膜顯示了25GPa 的高硬度。Aouni 等采用釩靶和CH4 反應濺射制備了一系列不同碳含量的碳化釩薄膜,發現反應氣體分壓對碳化釩薄膜成分及微結構影響很大,隨著CH4 分壓的升高(3 %～15.7 %) ,可因碳含量的不同獲得V ,V2C ,VC 及VC 與C 等多種單相或多相共存的碳化釩薄膜,但是他們沒有報道所得各薄膜的力學性能。本文采用反應濺射技術制備了一系列不同碳含量的碳化釩薄膜,系統研究了分壓對碳化釩薄膜成分、相組成、微結構與力學性能的影響。

實驗的碳化釩薄膜樣品均采用ANELVA SPC2350 多功能磁控濺射儀制備。金屬V 靶(純度為99.9 %) 由射頻陰極控制;不銹鋼基片經1μm 金剛石研磨膏拋光后,用和無水酒精超聲清洗并脫水后裝入真空室的基片架,基片到靶的距離為5cm。本底真空優于2 ×10-3Pa,高純Ar(純度為99.999%)和C2H2 (純度為99.9 %) 的混合氣體充入真空室中,混合氣體總壓固定為0.32Pa ,其中C2H2的分壓在5 ×10-3Pa～2.5 ×10-2Pa 變化,通過C2H2分壓的改變獲得一系列不同碳含量的碳化釩薄膜。 為提高薄膜與基底之間的結合力,制備碳化釩薄膜前,在基片上先沉積一層厚度為30nm～200nm 不等的金屬釩過渡層。沉積過程中,V 靶的濺射功率固定為200W,基片不加熱,亦不施加負偏壓,各樣品的沉積時間均為45min。