加载速率对Al膜纳米压人蠕变性能的影响

纳米压入仪对Si片上多晶Al膜进行的压入蠕变实验表明，加载方式对Al膜的蠕变性能有明显影响随加载速率和载荷的增大，Al膜的总蠕变量和应力指数均有较大升高．且蠕变初期可能存在异常高蠕变率．分析认为这与是加载过程中未及发生的塑性变形的持续释放有关．对于确定的薄膜材料及组织结构，加载过程中积攒的塑性变形量及其释放速率将影响不同加载条件下的总蠕变量和应力指数。     

多晶铜膜纳米压入蠕变性能

在JGP560V磁控溅射镀膜设备上镀制多晶铜膜,利用纳米压入技术测量了其室温下的蠕变性能.结果表明:由于不同加载方式下,材料加工硬化程度的不同造成了应力指数的差异,因而,不同加载方式对测得的铜膜蠕变应力指数有比较大的影响;由于材料在高载荷时在压头下端产生更多的位错,阻碍了压头的压入,使蠕变率降低,因而,随着保载载荷的升高,蠕变应力指数变大.     

去应力退火对Cu膜纳米压入蠕变性能影响的研究

在JGP560V磁控溅射镀膜设备上镀制多晶Cu膜，选取沉积态和经过3h去应力退火的退火态两种Cu膜，利用纳米压入技术测量了其室温下的蠕变性能。试验结果显示去应力退火后的Cu膜残余应力反而升高；且其室温蠕变性能与沉积态的Cu膜有很大的不同；随保载载荷升高，两种状态下的Cu膜蠕变应力指数均升高。分析认为这是由于退火造成膜基体系内应力的变化，同时减少了薄膜中的各种点缺陷和线缺陷，从而改变了Cu膜蠕变性能的结果。     

晶粒尺寸与保载载荷对Cu膜纳米压入蠕变性能的影响

利用纳米压入仪对Si片上的多晶Cu膜进行压入蠕变研究．实验结果显示晶粒尺寸大于200nm时,应力指数对晶粒尺寸不敏感．当晶粒尺寸小于200nm时,因压头底部更多的晶粒参与变形,应力指数随晶粒尺寸的降低而增大．认为薄膜材料存在一个对应力指数不敏感的最小If缶界晶粒尺寸ιc,Cu膜的应力指数随保载载荷增大而增大,其主要原因在于高载荷下位错强化机制使蠕变率降低。     

AZ81镁合金压入蠕变性能

采用自制装置对AZ81镁合金进行压入蠕变实验,通过建立稳态压入蠕变本构模型分析合金的蠕变机制,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究合金蠕变前后的组织和成分。结果表明:压铸AZ81合金在稳态蠕变阶段的应力指数n为2.08,蠕变激活能QC为87.26 kJ/mol;蠕变诱导β相首先由非连续方式析出,到达一定程度后连续析出;沿晶界析出的β相导致合金抗蠕变性能降低;蠕变温度越高,基体和析出相的晶粒尺寸越大;压铸AZ81合金的压入蠕变机制为晶界扩散主导的位错交滑移运动。     

Sn-3.5Ag-2Bi-0.7Cu无铅焊料压入蠕变性能的研究

对Sn-3.5Ag-2Bi-0.7Cu无铅焊料在温度为50～100 ℃,应力为16.7～43.2 MPa条件下的压入蠕变性能进行研究.得到压入蠕变的应力指数n=3.181、蠕变激活能Q=59.189 kJ/mol、材料的结构常数A=0.423.获得Sn-3.5Ag-2Bi-0.7Cu无铅焊料稳态压入蠕变速率本构方程:(ε)=0.423σ3.181exp(-59189/RT).随着温度和应力的增加,Sn-3.5Ag-2Bi-0.7Cu无铅焊料的压入蠕变速率明显增加,蠕变后Ag3Sn、Cu6Sn5相明显变粗变短.Ag3Sn和Cu6Sn5可强化基体,提高(-Sn基体的抗压入蠕变性能.     

利用纳米压入加载曲线确定金属薄膜的屈服强度和硬化指数 Ⅱ.实验及验证

通过比较实测与计算所得整体材料纳米压入加载曲线及Berkovich压头的面积函数,对已建立的Berkovich压头绝对钝化量的确定方法进行了实验验证在此基础上,测定了蒸发恢制在Si单晶上三种不同膜厚Al膜的屈服强度和硬化指数,并与拉伸分离法获得的结果进行了比较结果表明,利用纳米压入加载曲线确定陶瓷基体上金属薄膜基本力学性能的方法是可行的．     

基片负偏压对Cu膜纳米压入硬度及微观结构的影响

测试了不同溅射偏压下Cu膜的纳米压入硬度，探讨了溅射偏压、残余应力及压痕尺寸效应对Cu膜硬度的影响。结果表明，随着溅射偏压的增大，薄膜晶粒尺寸及残余压应力均减小，导致薄膜的硬度增大，并在-80V达到最大值，随后有所降低。同时薄膜中的压痕尺寸效应对薄膜硬度随压入深度的分布有很大的影响。     

AE42和Mg-Al-RE-Ca合金的压入抗蠕变性能

用压入蠕变的方法研究了AE42合金和在AE41合金中加入0．4％-1．2％Ca的（质量分数，下同）Mg-Al-RE-Ca合金的抗蠕变性能，并利用光学显微镜，XRD和SEM（带EDS）对合金蠕变前后的组织结构进行了分析。结果表明：随着Ca添加量的提高，Mg-Al-RE-Ca合金的压入抗蠕变性能也不断提高，Mg-Al-RE-Ca合金在150℃和175℃时的压入抗蠕变性能优于AE42合金。压入蠕变前后的组织结构分析表明：AE42合金中Al11Nd3相在高温下不稳定会分解，造成抗蠕变性能下降：而在稀土含量相对少的Mg-Al-RE-Ca合金中，形成热稳定性好的Al2Ca，改善了合金的抗蠕变性能。     

AE42合金的抗压入蠕变性能

采用自制实验装置对Mg-Al-2RE(AE42)合金进行压入蠕变实验,利用带能谱(EDS)的扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析合金蠕变前后的组织和成分的演化.结果表明:随温度或应力的增加,AE42合金的压入蠕变速率和第一阶段的蠕变量逐渐增加;合金在压入状态下的蠕变应力指数和蠕变激活能的均值分别为3.06和72.4 kJ/mol;压入条件下AE42合金的稳态蠕变速率由晶界扩散主导的位错粘滞性滑移控制;铸态AE42合金由α-Mg基体、针状Al11La3和少量颗粒状Al2La组成;固溶处理8 h后,合金中的β-Mg17Al12相溶入α-Mg基体,合金的硬度上升;固溶24 h后,晶粒得到粗化,合金的硬度和抗蠕变性能均下降;固溶处理后再人工时效24 h,晶粒略有细化,但大量β-Mg17Al12相沿晶界不连续析出,合金的硬度和抗蠕变性能进一步下降.     

Al薄膜纳米压痕过程的多尺度模拟

采用多尺度准连续介质法分别模拟无缺陷和具有初始缺陷两种状态下,单晶Al薄膜纳米压痕初始塑性变形过程,得到载荷-位移响应曲线和应变能-位移变化曲线.研究了初始缺陷对纳米压痕过程中位错形核与发射、Peierls应力以及位错发射.临界载荷的影响.结果表明,在整个纳米压痕过程中出现了多次位错形核与发射现象,初始缺陷对第1和第3对位错的形核与发射影响较小,而对第2对位错的形核与发射具有明显的推迟作用,并伴随有裂纹扩展现象;由于初始缺陷引起薄膜材料内部严重的晶格畸变,导致系统应变能和位错运动的Peierls应力增加;裂纹扩展前,发射第2对位错需要的临界载荷增加,裂纹失稳后,位错发射需要的临界载荷下降.模拟获得的纳米硬度和Peierls应力与实验结果吻合.     

扩散阻挡层对Cu-Zr纳米合金膜电阻率与残余应力的影响

用磁控溅射和离子束溅射共沉积的方法分别在以单晶硅为基体的TiN,TaN,ZrN扩散阻挡层上沉积了Cu-Zr合金膜,膜在400℃氮气中退火1h.结果表明扩散阻挡层对膜的晶体取向、电阻率和残余应力有很大影响.沉积态的膜具有强的（111）取向,且峰型严重展宽;退火后峰型明显锐化,出现（200）等晶体取向;对应TiN,TaN;ZrN三种扩散阻挡层,膜的电阻率在沉积态时分别达108,327和478μΩ·cm,退火后降至正常的数个μΩ·cm;扩散阻挡层亦可明显降低膜的残余应力,无扩散阻挡层时膜的退火应力达475MPa,有ZrN扩散阻挡层后退火应力降至149MPa.     

纳米压痕法测量Cu的室温蠕变速率敏感指数

介绍一种测量室温蠕变速率敏感指数m的新方法。即通过纳米压痕仪精确测量压头的压入位移h和材料的硬度值来计算m值。用该法分别测得单晶Cu(123)压痕蠕变的m的平均值约为0.0045;多晶Cu和纳米晶Cu(晶粒尺寸为30nm)的m的平均值分别为0.007和0.0094。压痕蠕变曲线与传统的单轴蠕变曲线十分相似;室温m的平均值与加载条件无关,而由材料的微观结构决定。     

SiC增强2024Al及6061Al合金复合材料的高温蠕变与循环蠕变行为

通过对ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ与ＳｉＣｐ／２０２４Ａｌ复合材料的蠕变及循环蠕变行为的对比研究发现，虽然ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ复合材料与ＳｉＣｐ／２０２４Ａｌ复合材料相比有较高的蠕变抗力，但其蠕变门槛应力却较低，两种材料在２９８℃都显示循环蠕变减速行为，但后者更明显，ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ复合材料的稳态循环蠕变速率随卸载量增加首先降低然后升高，而ＳｉＣｐ／２０２４Ａｌ复合材料的稳态循环蠕变速率却随卸载     

纳米压痕法测量Ti6Al4V钛合金室温蠕变应力指数

主要通过恒加载速率纳米压痕法的保载阶段测量了Ti6Al4V钛合金在室温下的蠕变应力指数n。通过给金刚石Berkovich压头施加不同的加载速率使其达到不同的最大载荷,观察加载速率和最大载荷对实验结果的影响。在最大载荷下,给压头保载5 min,通过保载过程中材料的压痕应变率和硬度之间的关系得到了该材料在常温下的蠕变应力指数n。结果表明,在特定范围内加载速率和最大载荷的变化对实验结果的影响微乎其微,可以忽略不计。最终测得Ti6Al4V钛合金在室温下蠕变应力指数的分布范围为7.0513~7.216。     

基材温度对离子镀TiN膜性能的影响

利用空心阴极离子镀膜设备制备了不同基材加热温度的ＴｉＮ膜，对其硬度和耐磨性的检测结果表明，随着基材温度的升高，ＨＶ呈缓慢上升趋势，耐磨性基本一致。同时，通过Ｘ射线衍射及扫描电子显微镜的观察，探讨了基材温度对其性能及组织形貌的影响。     

Al2O3/Al合金复合材料的蠕变与回蠕变行为

研究了挤压铸造Al2O3短纤维(体积分数为15%)增强Al合金Al-Si12-Cu1-Mg1-Ni1复合材料的变载荷蠕变和回蠕变行为.结果表明,复合材料在主应力作用下蠕变当载荷突然降低后,表现为瞬态大应变量收缩以及随后的回蠕变研究表明初始瞬态收缩完全是复合材料的弹性应变,有别于前人采用复合材料或纯金属、合金所得到的数倍于弹性应变结果.实验结果经数值回归得出回蠕变速率εbc(t)=Atn,回蠕变应变εbc(t)=A 1n t+C.指数n在任一主应力应变阶段均接近于-1,系数A取决于降载前复合材料积累的主应力蠕变状态,并随降载前主应力蠕变程度的增加而增大,表明复合材料回蠕变行为受到降载前主应力蠕变状态的制约.     

晶界碳化物在Fe—15Cr—25Ni合金蠕变断裂中的作用

本文报道了晶界碳化物对Fe—15Cr—25Ni合金蠕变断裂性质的影响。结果表明,晶界碳化物大大提高了合金断裂寿命与延性、这是由于晶界碳化物的析出阻碍了晶界滑移与扩散,从而降低了裂纹或空洞形核与生长速率。     

EFFECT OF INTERGRANULAR CARBIDES ON CREEP RUPTURE PROPERTIES OF Fe-15Cr-25Ni ALLOY

The intergranular carbides may significantly increase rupture life and ductility of theFe-15Cr-25Ni alloy.This seems due to the grain boundary sliding and diffusion hindered byprecipitation of intergranular carbides,so the nucleation and growth rate of cracks or cavitiesare reduced.