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 изменениями: 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

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 950°С 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