Структурно-фазовые превращения в многослойных периодических композициях W-B4C с периодом 2,5 НМ при нагреве

Abstract

В работе рентгеноструктурными и электронномикроскопическими методами изучались изменения в структуре и фазовом составе многослойной пленочной композиции, состоящей из чередующихся слоев W и B4C с толщиной бислоя 2,5 нм, при нагреве в вакууме в диапазоне температур 100 – 1000 °С. Обнаружено, что в многослойном покрытии W-B4C при отжиге происходят следующие фазовые превращения: до 600 °С образуются карбиды вольфрама (прежде всего W3C), свыше 600 °С карбиды замещаются боридами W2B и WB, а при температуре выше 950 °С образуются WB4 и W2B5. Эти превращения сопровождаются объемными измене-ниями: толщина слоев B4C уменьшается, а толщина W-содержащих слоев возрастает так, что при отжиге до 1000 °С доля W-содержащего слоя в периоде увеличивается от 0,38 до 0,51. При этом величина периода до 600 °С увеличивается на 1%, а при дальнейшем нагреве возвращается к приблизительно прежней величине. При 950 – 1000 °С происходит разрушение многослойной структуры.

У роботі рентгеноструктурними й електронномікроскопічними методами вивчалися зміни в структурі і фазовому складі багатошарової плівкової композиції, яка складалася з почергових шарів W і B4C, з товщиною бішара (періоду) 2,5 нм, при нагріві у вакуумі в діапазоні температур 100 – 1000 °С. Виявлено, що в багатошаровому покритті W-B4C при відпалі відбуваються наступні фазові перетворення: до 600 °С утворюються карбіди вольфраму (передусім W3C), вище 600 °С карбіди заміщаються боридами W2B і WB, а при температурі вище 950 °С утворюються WB4 і W2B5. Ці перетворення супроводжуються об’ємними змінами: товщина шарів B4C зменшується, а товщина шарів, які містять W, зростає так, що при відпалі до 1000 °С доля в періоді шару, що містить W, збільшується від 0,38 до 0,51. При цьому величина періоду до 600 °С збільшується на 1%, а при подальшому нагріві повертається до приблизно колишньої величини. При 950 – 1000 °С відбувається руйнування багатошарової структури.

Heating-generated changes of the structure and phase composition of multilayers, consisting of alternating W and B4C layers with the bilayer thickness (period) of 2.5 nm, were studied by X-ray scattering and electron microscopy in the temperature range of 100 – 1000 °С. Phase transformations were found to occur in the W-B4C multilayer coatings as follows: the tungsten carbides (most W3C) formed below 600 °С, above 600 °С the carbides were substituted by the W2B and WB borides, and at a temperature over 950оС WB4 and W2B5 appeared. These transformations were accompanied by volume changes: the thickness of B4C layers decreased, and the thickness of W-containing layers increased. The W-containing layer fraction in the period increased from 0,38 to 0,51 after 1000 °С annealing. The period of the multilayers expanded by 1% after 600 °С annealing, and it went back to its initial value at further heating. Destruction of the multilayer structure happened at 950 – 1000 °С.