【摘 要】
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准晶、非晶材料与常见的晶体材料不同,准晶不具备普通晶体的常规对称性（2、3、4、6次对称）,非晶不具备长程有序的原子排列,因此准晶与非晶展现出一些独特的性质。准晶材料是一类特殊的金属间化合物,兼具硬度高、摩擦系数小、耐磨损、耐腐蚀、表面能低等特性,在不粘、自润滑、隔热等方面有着十分广阔的应用前景。非晶材料由于没有晶界、位错等明显缺陷,在不粘、耐腐蚀、自润滑等方面有着良好的表现。同时,这两种材料也存
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准晶、非晶材料与常见的晶体材料不同,准晶不具备普通晶体的常规对称性（2、3、4、6次对称）,非晶不具备长程有序的原子排列,因此准晶与非晶展现出一些独特的性质。准晶材料是一类特殊的金属间化合物,兼具硬度高、摩擦系数小、耐磨损、耐腐蚀、表面能低等特性,在不粘、自润滑、隔热等方面有着十分广阔的应用前景。非晶材料由于没有晶界、位错等明显缺陷,在不粘、耐腐蚀、自润滑等方面有着良好的表现。同时,这两种材料也存在其应用局限性,准晶材料受限于本征脆性,不能作为结构件单独使用;非晶材料由于尺寸效应,难以大规模应用,于是涂层和薄膜态准晶、非晶材料成为应用热点。由于对成分和工作参数的严格要求,一般很难获得单相准晶、非晶薄膜,如何制备高质量单相准晶、非晶薄膜成为实际应用的关键问题。本文采用磁控溅射工艺分别制备AlCuFe准晶薄膜、Zr Cu Al Ni非晶薄膜。详细叙述了磁控溅射法制备单相薄膜的过程,特别讨论了三个关键问题:靶材制备、工艺参数的选择和后续热处理方案。准晶方面,熔炼配比为Al63Cu25Fe12（at.%）的合金锭作为靶材的原料。在磁控溅射系统中以196 W的溅射功率进行1 h薄膜沉积,随后在650℃退火15 min,得到单相准晶薄膜。致密而均匀的薄膜很好地附着在304不锈钢基体上,薄膜和基体之间的结合力为42.5±0.6 N。这样一个高质量的薄膜具有很高的可靠性,如硬度（13.39±0.25 GPa）,弹性模量（218.32±5.52 GPa）,硬弹比（0.061±0.003）,不粘（水接触角达到102.3±2.4°）,耐腐蚀性(自腐蚀电位-653.19 m V,自腐蚀电流密度4.19μA·cm-2,在3.5 wt.%的Na Cl电解液中),摩擦系数（0.16,使用304不锈钢磨球）,测试结果与块状准晶相近。准晶薄膜的粗糙度也得到了表征（Ra 2.12 nm,Rq 2.66 nm和Rz 22.2 nm）。非晶方面,熔炼配比为Zr55Cu30Al10Ni5（at.%）的合金锭拼接为靶材,通过直流磁控溅射制备非晶薄膜。在磁控溅射功率为75 W-165 W的范围内溅射1 h,可以获得高质量的单相非晶薄膜。同时对其各项性能进行表征,测试结果显示,硬度达到～9.2 GPa,弹性模量～164 GPa,硬弹性比～0.055,自腐蚀电流密度～1.16μA·cm-2,自腐蚀电位-241.27m V,最大润湿角104°,粗糙度2 nm。这些性能数据证实该薄膜具有用于不粘和抗腐蚀方面的良好潜力。
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