本文關(guān)鍵詞：非晶合金薄膜力學(xué)性能與基底溫度效應(yīng)

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【摘要】：1960年Duwez在對Au-Si合金進(jìn)行研究時意外地發(fā)現(xiàn),在快速冷卻的條件下,合金凝固后形成了長程無序的結(jié)構(gòu),也就是所謂的非晶合金,而在此之前固態(tài)金屬合金的結(jié)構(gòu)都被認(rèn)為是有序的。然而,由于形成非晶合金需要的冷卻速度很快,一般都在104-106K/s以上,這往往意味著可以合成的非晶合金的尺寸都比較小,很難進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。在1980年代,Turnbull發(fā)現(xiàn)Pd-Ni-P在10 K/s的冷卻速度下可以生長出厘米級的玻璃錠,意味著金屬玻璃具有了可以投入實(shí)際應(yīng)用的希望與可能。1995年,東京大學(xué)的Inoue(井上明久)提出了三條經(jīng)驗(yàn)性規(guī)律以用來尋找具有更大玻璃形成能力的非晶合金。在Inoue的觀點(diǎn)指導(dǎo)下以及在其他研究人員的努力非晶合金的尺寸不斷提高,到今天為止,世界上開發(fā)出來的最大的非晶合金尺寸已經(jīng)達(dá)到了80 mm。另一方面非晶合金薄膜相比較于大塊非晶合金具有尺寸小,冷卻速度快,結(jié)構(gòu)松散等特點(diǎn),在涂層領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在本論文的工作中,我們使用直流磁控濺射制備出了W-Ru-B、Cu-Zr、 Zr-Cu-Ni-Al和La-Co-Al四種種金屬玻璃薄膜,主要利用納米壓痕技術(shù)對其第一個分離點(diǎn)的載荷進(jìn)行了統(tǒng)計,并系統(tǒng)地研究了剪切轉(zhuǎn)變區(qū)域的激活能以及尺寸與剪切屈服應(yīng)變之間可能存在的關(guān)系,得到的結(jié)論是：除了Cu-Zr非晶合金薄膜外,其他所有成分的樣品都呈現(xiàn)出單模分布,Cu-Zr非晶合金薄膜呈現(xiàn)出雙模分布；剪切轉(zhuǎn)變區(qū)域所需要的激活能越大,則剪切屈服應(yīng)變也越大。同時,我們在不同的基底溫度下制備出了Ni-Nb非晶合金薄膜,并研究了基底溫度對Ni-Nb金屬玻璃薄膜的影響,發(fā)現(xiàn)隨著基底溫度的升高,Ni-Nb金屬玻璃薄膜的表面粗糙度和斷面的柱狀結(jié)構(gòu)尺寸也隨之增大,另外也發(fā)現(xiàn)薄膜的楊氏模量和密度也與基底溫度成正比關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：非晶合金 基底溫度 屈服剪切應(yīng)變 剪切轉(zhuǎn)變區(qū)域 楊氏模量 密度 粗糙度
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論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別11-12
• 1.3 非晶合金的變形機(jī)制12-15
• 1.3.1 自由體積理論12-13
• 1.3.2 剪切轉(zhuǎn)變區(qū)域理論13-14
• 1.3.3 非晶合金結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系的研究14-15
• 1.4 制備非晶合金薄膜15-17
• 1.4.1 非晶合金薄膜制備簡介15-16
• 1.4.2 磁控濺射制備薄膜的原理16
• 1.4.3 磁控濺射的特點(diǎn)16-17
• 1.5 本論文研究內(nèi)容17-18
• 第二章 非晶合金薄膜剪切屈服應(yīng)變與剪切轉(zhuǎn)變區(qū)域的關(guān)系18-34
• 2.1 引言18-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)19-20
• 2.2.1 非晶合金薄膜樣品的制備19
• 2.2.2 非晶合金薄膜的表征和測量19-20
• 2.2.3 納米壓痕實(shí)驗(yàn)20
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果20-32
• 2.3.1 W基非晶薄膜的結(jié)構(gòu)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基非晶薄膜的結(jié)構(gòu)和成分23-25
• 2.3.5 不同非晶合金的楊氏模量和屈服強(qiáng)度25-26
• 2.3.6 不同非晶合金的剪切屈服應(yīng)變26-28
• 2.3.7 分離點(diǎn)的統(tǒng)計和分布28
• 2.3.8 不同非晶合金的W_(STZ)/kT和Ω28-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 基底溫度效應(yīng)對于Ni-Nb非晶合金薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響34-47
• 3.1 引言34-35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)35-36
• 3.2.1 Ni-Nb非晶合金薄膜樣品的制備35
• 3.2.2 非晶合金薄膜的表征和測量35
• 3.2.3 納米壓痕實(shí)驗(yàn)35-36
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果36-46
• 3.3.1 Ni-Nb非晶合金薄膜的結(jié)構(gòu)表征36-37
• 3.3.2 Ni-Nb非晶合金薄膜的化學(xué)成分37
• 3.3.3 Ni-Nb非晶合金薄膜密度與基底溫度的關(guān)系37-39
• 3.3.4 Ni-Nb非晶合金薄膜楊氏模量與基底溫度的關(guān)系39-40
• 3.3.5 Ni-Nb非晶合金薄膜斷面形貌與基底溫度的關(guān)系40-43
• 3.3.6 Ni-Nb非晶合金薄膜AFM測試43-44
• 3.3.7 Ni-Nb非晶合金薄膜熱學(xué)性能測試44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 結(jié)論47-48
• 參考文獻(xiàn)48-53
• 致謝53-54
• 個人簡歷54-55
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果55

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3 本報記者 倪e，

本文編號：858163