非晶合金薄膜力学性能与基底温度效应

发布时间：2017-09-15 18:22

  本文关键词：非晶合金薄膜力学性能与基底温度效应

  更多相关文章： 非晶合金 基底温度 屈服剪切应变 剪切转变区域 杨氏模量 密度 粗糙度

【摘要】：1960年Duwez在对Au-Si合金进行研究时意外地发现,在快速冷却的条件下,合金凝固后形成了长程无序的结构,也就是所谓的非晶合金,而在此之前固态金属合金的结构都被认为是有序的。然而,由于形成非晶合金需要的冷却速度很快,一般都在104-106K/s以上,这往往意味着可以合成的非晶合金的尺寸都比较小,很难进行实际应用。在1980年代,Turnbull发现Pd-Ni-P在10 K/s的冷却速度下可以生长出厘米级的玻璃锭,意味着金属玻璃具有了可以投入实际应用的希望与可能。1995年,东京大学的Inoue(井上明久)提出了三条经验性规律以用来寻找具有更大玻璃形成能力的非晶合金。在Inoue的观点指导下以及在其他研究人员的努力非晶合金的尺寸不断提高,到今天为止,世界上开发出来的最大的非晶合金尺寸已经达到了80 mm。另一方面非晶合金薄膜相比较于大块非晶合金具有尺寸小,冷却速度快,结构松散等特点,在涂层领域有着广阔的应用前景。在本论文的工作中,我们使用直流磁控溅射制备出了W-Ru-B、Cu-Zr、 Zr-Cu-Ni-Al和La-Co-Al四种种金属玻璃薄膜,主要利用纳米压痕技术对其第一个分离点的载荷进行了统计,并系统地研究了剪切转变区域的激活能以及尺寸与剪切屈服应变之间可能存在的关系,得到的结论是：除了Cu-Zr非晶合金薄膜外,其他所有成分的样品都呈现出单模分布,Cu-Zr非晶合金薄膜呈现出双模分布；剪切转变区域所需要的激活能越大,则剪切屈服应变也越大。同时,我们在不同的基底温度下制备出了Ni-Nb非晶合金薄膜,并研究了基底温度对Ni-Nb金属玻璃薄膜的影响,发现随着基底温度的升高,Ni-Nb金属玻璃薄膜的表面粗糙度和断面的柱状结构尺寸也随之增大,另外也发现薄膜的杨氏模量和密度也与基底温度成正比关系。
【关键词】：非晶合金 基底温度 屈服剪切应变 剪切转变区域 杨氏模量 密度 粗糙度
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8;TB383.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 非晶合金概述9-10
• 1.1.1 什么是非晶合金9
• 1.1.2 非晶合金的性能9-10
• 1.2 非晶合金的形成10-12
• 1.2.1 非晶合金形成原理10-11
• 1.2.2 非晶合金形成能力判别11-12
• 1.3 非晶合金的变形机制12-15
• 1.3.1 自由体积理论12-13
• 1.3.2 剪切转变区域理论13-14
• 1.3.3 非晶合金结构与力学性能的关系的研究14-15
• 1.4 制备非晶合金薄膜15-17
• 1.4.1 非晶合金薄膜制备简介15-16
• 1.4.2 磁控溅射制备薄膜的原理16
• 1.4.3 磁控溅射的特点16-17
• 1.5 本论文研究内容17-18
• 第二章 非晶合金薄膜剪切屈服应变与剪切转变区域的关系18-34
• 2.1 引言18-19
• 2.2 实验19-20
• 2.2.1 非晶合金薄膜样品的制备19
• 2.2.2 非晶合金薄膜的表征和测量19-20
• 2.2.3 纳米压痕实验20
• 2.3 实验结果20-32
• 2.3.1 W基非晶薄膜的结构表征20-21
• 2.3.2 W基非晶薄膜的成分21-23
• 2.3.3 W基非晶合金薄膜的厚度23
• 2.3.4 Cu基非晶薄膜的结构和成分23-25
• 2.3.5 不同非晶合金的杨氏模量和屈服强度25-26
• 2.3.6 不同非晶合金的剪切屈服应变26-28
• 2.3.7 分离点的统计和分布28
• 2.3.8 不同非晶合金的W_(STZ)/kT和Ω28-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第三章 基底温度效应对于Ni-Nb非晶合金薄膜结构与性能的影响34-47
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验35-36
• 3.2.1 Ni-Nb非晶合金薄膜样品的制备35
• 3.2.2 非晶合金薄膜的表征和测量35
• 3.2.3 纳米压痕实验35-36
• 3.3 实验结果36-46
• 3.3.1 Ni-Nb非晶合金薄膜的结构表征36-37
• 3.3.2 Ni-Nb非晶合金薄膜的化学成分37
• 3.3.3 Ni-Nb非晶合金薄膜密度与基底温度的关系37-39
• 3.3.4 Ni-Nb非晶合金薄膜杨氏模量与基底温度的关系39-40
• 3.3.5 Ni-Nb非晶合金薄膜断面形貌与基底温度的关系40-43
• 3.3.6 Ni-Nb非晶合金薄膜AFM测试43-44
• 3.3.7 Ni-Nb非晶合金薄膜热学性能测试44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 结论47-48
• 参考文献48-53
• 致谢53-54
• 个人简历54-55
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果55

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3 本报记者 倪e，

本文编号：858163