MgZnCa金属玻璃薄膜的生长行为、力学性能及低温电阻率研究

发布时间：2020-09-01 07:58

　　金属玻璃又被称为非晶态合金或者无序态合金,由于其缺少长程有序结构,相比于晶态合金,金属玻璃展示出许多优越的性能,如高强度、高弹性极限、较好的耐腐蚀性等。但是,块体金属玻璃在室温下的宏观脆性和加工性能差的缺点限制了其应用。因此,金属玻璃薄膜近年来成为研究热点,因为其可以最小化金属玻璃极端脆性,是将金属玻璃的优良性能用于实际应用的可能途径。本论文分析了 Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜生长过程中的动力学粗化规律,详细研究了Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜变形模式转变的尺寸效应,同时也对Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜的低温电阻率进行了一些研究工作。主要结论包括:(1)通过扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了 Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜的生长行为,发现厚度在49 nm到1786 nm之间的薄膜都具有柱状结构,并且柱状结构的尺寸随着厚度的增加而变大。在典型的小于100 nm的长度尺度范围内,局域表面粗糙度随着厚度的增加而增加,符合奇异标度生长模式。在薄膜中相邻柱状界面比例的增加导致的结构不均匀性的增加可以作为剪切带的形核点,有利于形成分布式的塑性流动,造成变形模式转变的发生。(2)在通过磁控溅射方法制备的Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜上,采用同心轴方法使金属玻璃薄膜和钛基底同时弯曲,然后使用扫描电镜观察拉伸变形为2%的区域的表面形貌。随着Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜厚度的减小,发生了由高度局域化变形模式向非局域化变形模式的转变,并且升高变形温度或降低变形速率可以促进非局域化变形模式的发生。Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜具有极低的临界厚度,由于Mg基金属玻璃极低的脆性有利于剪切带扩展成剪切裂纹,所以可以认为其极低的临界厚度是由其本征脆性造成。(3)通过四探针法研究了 4-300 K温度范围内Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜的低温电阻率。对于厚度范围为94nm至1786 nm的Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜,对电阻率有贡献的机制主要是Ziman-Faber衍射模型,然而对厚度为49nm的Mg-Zn-Ca金属玻璃薄膜,对电阻率有贡献的机制包括双能级散射模型和Ziman-Faber衍射模型。最薄的薄膜中出现双能级散射的原因可能是薄膜的柱状结构之间界面增加以及结构不均匀性增加。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.2;TG139.8
【部分图文】：

示意图,自仿射分形,示意图,自相似分形

第一章绪论论的建立。逡逑来讲，分形可以解释为一个形体的部分经过某种变换与整体相似［形的组成部分沿着ｘ方向放大ａ倍，沿着ｙ方向放大ｂ倍后似。如果ａ邋＝邋ｂ，称为自相似分形，比如Ｓｉｅｒｐｉｎｓｋｉ三角形，如ａ矣ｂ，则被叫做自仿射分形，如图１．２所示。逡逑

沉积模型

描述分形的其他物理量来说却是具有标度相关性然在无标度区海岸线轮廓在任何比例尺下总是具用ｌ0ｋｍ的比例尺量出的中国海岸线长度一定比分形和标度的方法能够将似乎不相关的一些物理量展出许多分析方法，并且已经广泛用于材料、医年来发展起来的动力学标度理论，本文对金属玻ｅｋ邋标度理论逡逑Ｖｉｃｓｅｋ标度理论可以从Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ沉积模型（ＢＤ模模型是一个简单的１＋１维（基底维数＋生长维数），其系统宽度为Ｚ栏，粒子随机垂直下落沉积在。当碰到基底格子或已经沉积的粒子时，下落的存在粒子可以侧向黏附形成所谓的“悬挂粒子”的高粒子的集合可以被定义为表面。逡逑

界面宽度,标度关系

其中夕被定义为生长指数（ｇｒｏｗｔｈｅｘｐｏｎｅｎｔ），用来表示表面发生逡逑粗化的时候界面宽度ｗｆｌ，随着时间／的变化规律，如图１．４（ａ）。当／》＆时，逡逑ｍＹＺ，／；达到饱和值如图１．４邋（ａ）中的水平区所示。逡逑ａ逦ｂ逡逑：逦ｙ＾．０00000ｅｆｔ邋，ｊ｜邋卢。逡逑ｉ逦ｉ邋0／逡逑ｙ逦／逡逑／逦ｌ逡逑ｌｏｇ邋ｔ逦ｌｏｇ邋厶逡逑图１．４（ａ）界面宽度ＭＹＺ，／ｊ与时间ｒ的标度关系。（ｂ）界面宽度ｕＹＺ，／）与系统宽度Ｌ的逡逑标度关系。逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋（ａ）邋Ｓｃａｌｉｎｇ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｗ（Ｌ，邋ｔ）邋ｗｉｔｈ邋ｔｉｍｅ邋ｔ．邋（ｂ）邋Ｓｃａｌｉｎｇ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ逡逑ｗ（Ｌ，邋ｔ）邋ｗｉｔｈ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｌｅｎｇｔｈ邋ｓｃａｌｅ邋Ｌ．逡逑通过改变系统尺寸［的大小，分别取人＝１００，邋２００，邋４００，邋６００，邋８００…。可以逡逑发现当／》＆时，ｖｖＭ，随Ａ增大而增大。当Ｉ值比较小的时候，和Ｚ逡逑存在幂律关系，其中ａ被定义为粗糙指数（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ邋ｅｘｐｏｎｅｎｔ），逡逑如图１．４邋（ｂ）所示

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