Metastable States and Physical Properties of Boron-rich W-B films

Abstract

Представлені експериментальні дані по іонно-плазмовому (13.56 МГц) магнетронному напиленню складових мішеней системи W-B. Застосування зазначеного методу дозволяє отримувати напилені сплави в усьому концентраційному інтервалі їх складів. Напилені плівки ілюструють виникнення аморфного твердого стану. Розкладання аморфного стану супроводжується виділенням проміжної метастабільної, нанокристалічної W-фази з гранецентрованою кубічною структурою. За допомогою магнетронного напилення ми отримали аморфний стан в чистих W-плівках при кімнатній температурі. Досліджено метастабільні стани в W-B плівках, їх термічна стабільність, електричні і механічні властивості. В роботі показано, що аморфний стан в сплаві WB5 характеризується аномально високою температурною стійкістю і мікротвердістю. Метод іонно-плазмового розпилення продемонстрував свою ефективність в разі плівок вольфраму, показавши можливість отримання в них метастабільних фаз. Разом з тим, отримані значення мікротвердості в аморфному сплаві виявилися нижчими передбачених максимальних теоретичних значень внаслідок особливостей розташування атомів в сплаві.

The experimental data on the ion-plasma (13.56 MHz) magnetron sputtering of composite targets of the system W-B are presented. Application of this method allows one to obtain deposited alloys in the entire concentration range of compositions. The as-deposited films show the formation of an amorphous solid state. The decomposition of an amorphous state is accompanied by precipitation of an intermediate metastable, nanocrystalline W-phase with FCC-structure. By applying magnetron sputtering, we have obtained an amorphous state in pure W-films at room temperature. The thermal stability, electrical and mechanical properties of metastable states in W-B films are studied. The study shows that the amorphous state in the WB5 alloy is characterized by abnormally high temperature stability and microhardness. The ion-plasma sputtering method has demonstrated its effectiveness in the case of tungsten films, showing the possibility of obtaining metastable phases in them. At the same time, the obtained values of microhardness in the amorphous alloy turned out to be lower than the predicted maximum theoretical values due to the peculiarities of the location of atoms in the alloy.