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1.
利用纳米压痕实验以及四探针法,系统研究了相同层厚Cu/X(X=Cr,Nb)纳米金属多层膜的力学性能(强/硬度)和电学性能(电阻率)的尺度依赖性.微观分析表明:Cu/X多层膜调制结构清晰,Cu层沿{111}面择优生长,X层沿{110}面择优生长.纳米压入结果表明,Cu/X多层膜的强度依赖于调制周期,并随调制周期的减小而增加.多层膜变形机制在临界调制周期(λ~c≈25 nm)由Cu层内单根位错滑移转变为位错切割界面.多层膜的电阻率不仅与表面/界面以及晶界散射相关,而且在小尺度下受界面条件显著影响.通过修正的FS-MS模型可以量化界面效应对多层膜电阻率的影响.Cu/X纳米多层膜可以通过调控微观结构实现强度-电导率的合理匹配.  相似文献
2.
张欣  张金钰  刘刚  张国君  孙军 《金属学报》2011,47(2):246-250
通过单轴拉伸实验并结合原位电阻测量法系统研究了恒定调制比下调制波长(λ=10-250 nm)对聚酰亚胺基体上Cu/Nb纳米金属多层膜延性和断裂韧性的影响. 微观分析表明, Cu/Nb的调制结构清晰, 不存在明显的互混现象. 实验结果表明, 随着调制波长的减小, 多层膜的延性和断裂韧性均呈现非单调演变趋势, 在调制波长为50 nm左右出现峰值. 这是由于随着层厚的变化, 脆性Nb层内起始微裂纹扩展能力和延性Cu层抑制裂纹扩展能力这两个因素之间的相互竞争关系变化引起的. 采用断裂力学理论对这种竞争关系及其引起的延性和断裂韧性非单调变化趋势进行了定性分析.  相似文献
3.
采用磁控溅射方法分别在聚酰亚胺基体以及单晶硅基体上制备恒定调制比(η)以及恒定调制周期(λ)的Cu-Cr纳米金属多层膜;通过单轴拉伸试验以及纳米压痕试验系统研究Cu-Cr多层膜屈服强度及硬度的尺度依赖性。微观分析结果表明:基体对多层膜的微观结构无影响,Cu-Cr多层膜在生长方向上均呈现Kurdjumov-Sachs取向关系,即{111}Cu//{110}Cr和-110-Cu//-111-Cr。力学测试结果表明:调制比恒定的Cu-Cr多层膜的屈服强度及硬度随调制周期的缩短而增加;调制周期恒定的Cu-Cr多层膜的屈服强度/硬度随调制比的增加而增加。Cu-Cr多层膜变形机制在临界调制周期(λc≈25 nm)和临界调制比(ηc≈1)由Cu层内单根位错滑移转变为负载效应。  相似文献
4.
通过单轴拉伸试验研究恒定调制周期的聚酰亚胺基体Cu/Nb纳米金属多层膜的延性对调制比的依赖性,并采用聚焦离子束/扫描电子显微镜(FIB/SEM)截面定量表征技术深入分析多层膜的异质约束效应对断裂行为的影响.结果表明随着调制比的增加,多层膜的延性单调减小,出现由剪切型向张开型断裂模式的转变.当调制比小于某一临界值时,调制周期越小,多层膜延性越高;反之,则多层膜延性越差.这是由于软相Cu层对脆相Nb层中萌生的微裂纹扩展的约束作用.  相似文献
5.
如何有效地协调和平衡材料强度与韧性之间的矛盾,大幅提高结构材料的损伤容限,是设计微观结构敏感性材料的巨大挑战.纳米金属多层膜材料由于其灵活可调控的微观结构特征以及优异的力学性能已成为目前高性能微元器件以及互连结构的核心材料体系,其服役过程中的变形损伤与断裂是导致系统失效的关键因素.本文结合当前国内外有关金属多层膜塑性变形与断裂行为研究的最新进展,阐述了金属多层膜(微柱体)微观结构-尺寸约束-服役性能三者之间的关联性,揭示了金属多层膜(微柱体)变形与断裂模式的内在规律及机制,并对金属多层膜研究的发展趋势进行了展望.  相似文献
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