PDF《三元硼化物 AlMgB14 超硬材料的研究进展》

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2 1 icosahedral ・1090・ 稀有金属材料与工程 第45 卷图3AlMgB14-xTiB2 块体的高分辨扫描电镜照片 Fig.3 SEM micrographs of AlMgB14-xTiB2 bulk: (a) x =0, (b) x =0.25, (c) x =0.5, and (d) x =1 B12 二十面体骨架是决定硬度的主要因素. 本课题组选 择了一个样品,对其表面深灰色区域进行纳米测试, 经测试计算显示纳米硬度为

11 GPa[25] .但是,由于 AlMgB14 块材是由 Mg 在分解反应中挥发后生成,块 体中孔洞太多,块体不够致密,手工研磨就可得到粉 末,导致难于真实测试本实验中样品的本征硬度.这 种方法适合于生成含有纳米 TiB2 添加的 AlMgB14-TiB2 复合超硬材料粉末,如果需要致密块体测试样品本征 硬度,可以考虑用放电等离子烧结或热压烧结我们制 备的粉末材料.

2 AlMgB14 薄膜的研究现状 目前为止,国内外对 AlMgB14 的研究主要集中在 粉末和块材,事实上 AlMgB14 薄膜作为高硬度涂层也 有广泛应用.AlMgB14 的热膨胀系数为 9*10?6 K?1[8] , 这个值非常接近于钢和钛的热膨胀系数,加上AlMgB14 材料本身具有很高的硬度,这使得 AlMgB14 完全有希望覆盖在金属上作为耐磨涂层.AlMgB14 薄 膜为纳米尺度时,其量子效应、物质的局域性和巨大 的表面及界面效应,使材料的很多性能发生质变,呈 现出许多不同于宏观物体的奇异现象.近几年来,一 些超硬纳米复合薄膜体系表现出优越的力学性能,引 起人们的广泛关注. 物理气相沉积法可以低温低成本的制备出高纯 度、应用范围广泛的 Al-Mg-B 薄膜材料,美国 Ames 实验室通过脉冲激光沉积法(PLD)在Si 或SiO2 衬 底上沉积了非晶 Al-Mg-B 薄膜[27-30] . 这种非晶薄膜的 硬度高达

40 GPa[29] . 他们认为由于 B12 二十面体是典 型的共价 sp3 键的晶体结构,在B12 二十面体中 B-B 键是缺失电子的,因此硬度预计应该比传统超硬材料 低,但是实际得到的薄膜其硬度和立方氮化硼的硬度 相当.这种反常可能是由于薄膜引入金属(Al,Mg) 掺杂造成的.金属原子将大量的价电子转移到AlMgB14 ........