【摘 要】
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控制磁控溅射工艺中的溅射功率为变量,在玻璃基体上沉积了相同厚度的纯Ti金属薄膜。采用原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪、纳米冲击系统、电子薄膜应力分布测试仪表征
【机 构】
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河北工业大学材料科学与工程学院,装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室,哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院,
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控制磁控溅射工艺中的溅射功率为变量,在玻璃基体上沉积了相同厚度的纯Ti金属薄膜。采用原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪、纳米冲击系统、电子薄膜应力分布测试仪表征薄膜表面形貌、相结构和力学性能,研究溅射功率对薄膜显微结构和力学性能的影响机制。结果表明:随着溅射功率的增加,Ti膜晶粒尺寸和粗糙度与溅射功率呈指数函数增大,晶粒择优取向程度与薄膜硬度总体呈现上升的趋势;溅射功率较小时,薄膜延展性好,不易产生疲劳断裂;薄膜疲劳寿命受残余应力的影响程度高,残余应力最大的薄膜,疲劳寿命最短。分析原因认为溅射功率主要通过影响Ti原子团、Ar离子团的能量以及靶材原子的动能,进一步影响薄膜的显微结构和残余应力;薄膜硬度受晶粒择优取向程度影响较大;残余拉应力的增加会促进裂纹的形核和生长,降低薄膜的断裂韧度并缩短疲劳寿命;纳米冲击测试结果显示溅射功率变大,薄膜破坏形式由塑性变形转变为脆性断裂,即薄膜由韧性向脆性转变。
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