Vliv přidání Al nebo Si na vlastnosti a oxidační odolnost magnetronově naprášených kovových skel Zr–Hf–Al/Si–Cu

Amorfní kvaternární tenkovrstvé kovové slitiny Zr–Hf–Al/Si–Cu byly připraveny nereaktivním magnetronovým naprašováním za využití čtyř nevyvážených magnetronů osazených Zr, Hf, Al nebo Si, a Cu terči. Zr, Hf a Al nebo Si terče byly rozprašovány v dc režimu zatímco Cu terč ve vysoko-výkonovém pulzním režimu. Byly připraveny dvě série vrstev buď s Al (až 17 at. %) nebo Si (až 12 at. %). Vliv prvkového složení na strukturu, tepelné chování, mechanické a povrchové vlastnosti, elektrickou rezistivitu a oxidační odolnost byl systematicky zkoumán. Všechny vrstvy Zr–Hf–Al/Si–Cu byly připraveny s rentgenově amorfní strukturou. Skelný přechod byl ale rozpoznán pouze do 12 at. % Al nebo 6 at. % Si. Přidání Al nebo Si zlepšuje mechanické vlastnosti vrstev a tepelnou stabilitu jejich amorfní struktury. To lze vysvětlit zvyšujícím se podílem kovalentní složky smíšené kovalentně-kovové vazby s rostoucím obsahem Al a Si. Kovová skla Zr–Hf–Al–Cu navíc vykazují širší oblast přechlazené kapaliny, zatímco kovová skla Zr–Hf–Si–Cu jsou odolnější vůči oxidaci.Amorphous quaternary Zr–Hf–Al/Si–Cu thin-film metallic alloys were prepared by non-reactive magnetron co-sputtering using four unbalanced magnetrons equipped with Zr, Hf, Al or Si, and Cu targets. The Zr, Hf and Al or Si targets were sputtered in dc regimes while the Cu target in a high-power impulse regime. Two series of films with either Al (up to 17 at.%) or Si (up to 12 at.%) addition were deposited. The effect of the elemental composition on the structure, thermal behavior, mechanical and surface properties, electrical resistivity and oxidation resistance was systematically investigated. All Zr–Hf–Al/Si–Cu films were deposited with an X-ray amorphous structure. The glass transition was, however, recognized only up to 12 at.% Al or 6 at.% Si. The addition of Al or Si enhances mechanical properties of the films and the thermal stability of their amorphous state. This may be explained by an increase of a covalent component of the mixed metallic-covalent bonds with increasing the Al and Si content. Moreover, the Zr–Hf–Al–Cu metallic glasses exhibit a wider super-cooled liquid region, while the Zr–Hf–Si–Cu metallic glasses are more oxidation resistant