Cu附着膜的屈服强度与退火温度的关系

利用X射线拉伸实验研究了具有二维残余应力的Cu附着膜的屈服强度与退火温度的关系．结果表明，Cu附着膜的条件屈服点随着退火温度的增高而减小，退火温度在150—300℃间变化时，减小幅度最大，出现明显的拐点．这主要由于Cu附着膜在该温度范围内发生了再结晶，使得原有的大部分组织结构强化因素消失了．Cu附着膜的屈服强度远远高于块体Cu材的屈服强度．     

薄膜/涂层材料应力应变关系的压痕法表征与仪器研制

本文通过量纲分析、有限元数值模拟计算以及压痕实验研究,系统研究了薄膜/涂层材料应力应变关系的表征方法,成功获得了模量、硬化指数、屈服强度等参数。同时研制了大行程微米尺度压痕仪,完成了仪器结构设计、整体结构和各部件分析、仪器调试和校验等相关工作,最终基于调试成功的仪器进行了典型材料的压痕试验可靠性研究。     

异质金属层状复合板分层应力-应变关系研究

为了准确获得异质金属层状复合板的应力-应变关系,引入了结合区的影响,通过对热轧复合而成的钛-铝-不锈钢复合板进行显微硬度试验,获得了各异质层和结合区的硬度值并确定了结合区区域宽度,基于混合法则和显微硬度-应力关系提出了一种精确获得钛-铝-不锈钢复合板各异质层和结合区应力-应变关系的方法,通过单向拉伸试验数据结合理论分析获得了复合板各异质层和结合区的应力-应变关系曲线。结果表明:采用以上提出的方法可获得考虑结合区影响下各异质层和结合区的应力-应变关系,结合区材料的强化系数和应变硬化指数介于异质层之间。     

纳米压痕法确定TSV-Cu的应力-应变关系

为得到硅通孔电镀填充铜(TSV-Cu)的力学性能,对TSV-Cu进行了Berkovich纳米压痕实验.基于Oliver-Pharr算法和连续刚度法确定TSV-Cu的弹性模量和硬度分别为155.47 GPa和2.47 GPa;采用有限元数值模拟对纳米压痕加载过程进行反演分析,通过对比最大模拟载荷与最大实验载荷,确定TSV-Cu的特征应力和特征应变;由量纲函数确定的应变强化指数为0.4892;将上述实验结果代入幂强化模型中,确定TSV-Cu的屈服强度为47.91 MPa.最终确定了TSV-Cu的幂函数型弹塑性应力-应变关系.     

纳米金属材料单向拉伸应力应变关系的数值模拟研究

本文利用“复合有限元”方法,将分子动力学方法引入到连续体的有限元方法中,用Morse势函数推导出纳米金属固体材料(如α—Fe、Cu、Al等)晶界区域的本构关系,建立由晶粒、晶界、孔洞等组成的复合模型。借助有限元源程序自动生成系统fepg软件,调整晶粒尺寸,研究在单向线性逐步加载过程中,晶粒尺寸对材料非线性应力应变关系的影响,以及材料宏观弹性模量在加载过程中的变化情况。得出结论,随着晶粒尺寸的减小,材料的非线性特征逐渐增强,材料的延伸性也随之增强。     

离子注入与沉积TiN膜层中的残余应力

利用掠入射X射线衍射(GIAXRD)研究了GCr15轴承钢表面等离子体浸没离子注入与沉积(PⅢ＆D)氮化钛(TiN)薄膜后膜层表面的应力状态.用X射线衍射(XRD)分析了处理后膜层的化学组成.探讨了薄膜厚度和掠入射角对表面膜层中应力变化规律的影响.结果表明,表面膜层中主要存在TiN相,同时含有少量的TiO2和钛氮氧的化合物.不同工艺下,TiN/GCr15轴承钢试样表面膜层中存在的应力均为压应力;且应力值随着掠入射角度的增大而减小,随着薄膜厚度的增加而降低.     

激光淬火区应力-应变关系压入法实验测量研究

为了利用变形体力学理论评价激光淬火区的实际效用,需要知道激光淬火区应力-应变关系。根据应力-应变关系的球形压头压入法测量原理,对激光淬火区应力-应变关系等力学参数进行了测量。以CO_2激光器表面淬火的30CrNi2MoVA钢为材料原型进行实验研究。结果表明,可以利用球形压头、进行循环多次压入激光淬火区表面,即可确定激光淬火区平均应力-应变关系。     

薄板单向和双向拉伸时的应力应变关系

对薄板材料在单向拉伸和双向拉伸状态下的应力应变关系进行了理论和实验研究，给出了两种应力状态下所得n值的相关性，分析了两者对预报成形极限的适用性。将研究材料在单拉及双拉时的应力应变关系用于深拉延成形的过程分析和成形极限参数计算，结果证明单向拉伸时的应力应变关系用于分析深拉延成形过程更为符合实验结果。     

金属塑性加工的真实应力-应变参数

在塑性加工生产中，常常需要采用材料的真实应力一应变曲线来求出其应力和应变大小。在现有文献中，鲜见描写不同类型的金属材料的真实应力一应变关系的表达式。本文收集了国内外近50种碳素钢和合金钢的S=δ0εi^n中的n值，因此，本文的数据既扩大了现有文献的内容，更具有科学性和现实性。可供设计者在处理不同材料的塑性加工生产中参考。     

Q235碳素钢应变诱导相变中的应力-应变曲线分析

分析了单向压缩热模拟条件下碳素钢应变诱导铁素体相变过程中的σ－ε曲线特征结果表明,应变诱导相变过程有自己特定的σ－ε曲线,与典型的奥氏体动态再结晶σ－ε曲线有明显差异．随形变温度的降低σ－ε曲线由典型的奥氏体动态再结晶型过渡到铁素体应变诱导相变型在９００℃奥氏体稳定状态应变时,随应变速率的提高,奥氏体动态再结晶被推迟,铁素体应变诱导相交提前奥氏体的动态再结晶并不能完全抑止铁素体的诱导相变．在７７０℃奥氏体亚稳态应变时,奥氏体不能动态再结晶．应变速率的变化主要与铁素体析出速率相关．这时表现为过冷与应变对转变的相对贡献上．粗晶奥氏体的σ－ε曲线与细晶不同,两者的差异主要表现在铁素体转变的后期应变诱导相变过程中,铁素体析出的临界应变量σ－ε与应变峰值εｐ的关系受应变温度和应变速率的影响．在奥氏体不能动态再结晶的条件下,εｃ＜０．３εｐ．降温单道次形变过程中,Ｑ２３５碳素钢中会相继发生奥氏体的动态再结晶,铁素体应变诱导相变及铁素体的动态再结晶并反映在σ－ε曲线上．     

不同沉积温度对纳米Ti薄膜微观结构和残余应力的影响

本实验采用纳米压痕技术利用Suresh模型和Lee模型研究了直流磁控溅射制备薄膜时,不同基底温度对Ti薄膜内部残余应力的影响,并将其计算结果与曲率法测试结果进行比较分析。同时结合原子力和XRD对薄膜表面形貌和微观结构进行了分析。研究发现：Suresh模型的计算结果与曲率法测量结果更为接近,Lee模型更适合对Ti薄膜中的应力大小进行计算。计算结果表明：金属Ti薄膜表面晶粒随基底温度的增加先增大后减小,薄膜中的残余应力则由压应力转变为拉应力。     

几种沉积氮化钛涂层的新技术

介绍了几种沉积氮化钛涂层的技术。利用辅助磁场消除多弧离子镀沉积氮化钛膜层中的熔滴,细化膜层组织;安装平面大弧源和柱状弧源的多弧离子镀膜机,使多弧离子镀膜机结构简化,操作简单,采用非平衡磁控溅射源扩展了镀膜室内等离子体范围,有利于磁控溅射沉积氮化钛超硬涂层。     

低能Si离子注入对TiN硬质薄膜性能的影响

采用低能MEVVA离子源技术对由磁过滤阴极真空弧沉积的TiN硬质膜进行了Si离子注入.采用场发射扫描电子显微镜、纳米硬度测试等方法,研究了基体离子注入剂量对薄膜性能的影响.结果表明,Si离子注入能在薄膜表面形成均匀细小的纳米颗粒.使基体及薄膜硬度从33 GPa提高到56 GPa,弹性模量从360 GPa提高到750 GPa.对薄膜进行多(4)次注入,硬度和弹性模量的提高并不显著,但对基体离子注入充分,薄膜的整体硬度和吸收塑性变形能的能力均有显著提高.     

MAIP镀TiN薄膜结构形貌的研究

本文用多弧离子镀膜(MAIP)技术在高速钢基片表面镀TiN后,用XRD和SEM对膜层组织结构、形貌进行了分析。结果显示,在高速钢基片表面的为TiN薄膜,该TiN膜致密,但在薄膜表面有少量白色大颗粒和黑点。能谱分析显示,白亮的大颗粒成分与普通膜面几乎相同,大黑点是直通基体的针孔,小黑点是盲孔。结论:这些大颗粒降低了薄膜表面粗糙度,对薄膜的耐磨性产生不利影响,而且针孔的存在,对膜层的耐蚀性有不利影响。     

X射线衍射-拉伸法测薄膜应力

薄膜应力的测量一直是一个困难的问题。本文尝试用一种新的方法——X射线衍射-拉伸法,对薄膜的应力进行检测,与侧倾法实验结果相比较,X射线衍射-拉伸法更为准确与可靠。     

铝基离子镀氮化物膜的研究

探讨了在铝及铝合金基体上离子镀ＴｉＮ薄膜的可行性,研究了各工艺因素和掺入微量Ｃｒ,Ｆｅ对ＴｉＮ膜质量及性能的影响,同时还研究了铝基离子镀ＴｉＮ薄膜的最佳工艺条件。结果表明,在铝合金基体上离子镀ＴｉＮ薄膜是可行的。     

化学气相沉积TiN薄膜组织性能研究

研究了用化学相沉积方法在钢基体表面形成TiN薄膜的组织和性能结果表明，由于钢中的铁和碳向膜层中扩散，膜层的组织中存在有少量的α—Fe，而且薄膜的硬度与钢的含碳量有不可忽视的关系。     

工艺参数对离子束辅助沉积TiN薄膜性能的影响

为进一步提高牙科材料的生物相容性、耐磨性和耐腐蚀性能,将离子束辅助沉积制备TiN纳米薄膜技术引入到铁铬钼牙科材料的研究中,在Fe-Cr-Mo合金基体上制备了TiN薄膜.测定了表面膜层的显微硬度,在模拟口腔环境的溶液中,采用电化学方法,对经不同工艺参数沉积TiN薄膜的牙科用Fe-Cr-Mo合金的耐蚀性进行测试,并以未进行表面镀膜的Fe-Cr-Mo合金为对照.结果表明:经TiN镀膜处理的Fe-Cr-Mo软磁合金硬度明显增加,在口腔环境中的耐腐蚀性较未经表面镀膜处理的有明显提高.工艺参数不同,硬度增加的程度不同,耐蚀性差别也较大,当氮气流量为1.5mL/min,溅射时间为4h时,得到的膜厚为2μm,此时TiN膜硬度最高,在口腔溶液中耐腐蚀性最好.     

热处理对PI基板铜薄膜金属化TiN阻挡层的影响

聚酰业胺(PI)材料具有介电常数低，分解温度高及化学稳定性好等优点，是很有前途的电子封装材料。Cu具有低的电阻和高的抗电迁移能力，足PI基板金属化的首选材料。采用物理气相沉积(PVD)方法在PI基板上沉积Cu薄膜，利用TiN陶瓷薄膜阻挡Cu向PI基板内部扩散。研究热处理条件下TiN陶瓷薄膜阻挡层的阻挡效果、Cu膜电阻变化以及Cu膜的结合强度，俄歇谱图分析表明TiN可以有效地阻挡Cu向PI内的扩散。300℃热处理消除了Cu膜内应力，提高了Cu膜的结合强度。