不同厚度纳米Ti薄膜的力学性能.pdfVIP

第 43卷 第 11期 材 料 工 程 Vo1．43 No．11 2015年 11月 第 5O一56页 JournalofM aterialsEngineering Nov．2015 PP．50— 56 不同厚度纳米 Ti薄膜的力学性能 M echanicalPropertiesofNanoTiFilmswithDifferentThickness 王海斗 ，董美伶 。，崔秀芳 ，邢志国 ，朱丽娜。，刘金娜 (1装 甲兵工程学院 装备再制造技术国防科技重点实验室 ，北京 100072； 2哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院 ，哈尔滨 150001； 3中国地质大学 (北京)工程技术学院，北京 100083) W ANG Hal—dou ，DONG Mei—ling ，CUIXiu—fang ， XING Zhi—guo ，ZHU Li—na。，LIU Jin—na’。 (1NationalKeyLaboratoryforRemanufacturing，Academyof ArmoredForcesEngineering，Beijing100072，China；2Schoolof M aterialsScienceandChem icalEngineering，Harbin Engineering University，Harbin150001，China；3SchoolofEngineeringand Technology，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China) 摘要：通过直流磁控溅射方法制备出四个不同厚度的纳米 Ti薄膜，并分别采用纳米压痕仪 、电子薄膜应力分布测试仪 研究了Ti薄膜的力学性能和残余应力大小，结合分形维数方法和原子力显微镜对薄膜表面粗糙度和表面形貌进行了分 析。实验结果表明：随Ti薄膜厚度的增加 ，薄膜晶粒尺寸逐渐增大，表面粗糙度和残余应力值随厚度的增加先增大后减 小，而 Ti薄膜弹性模量和硬度随薄膜厚度增加呈现出先减小随后增大的趋势 。当薄膜厚度为 600，2400，3600nm 时薄膜 中存在残余压应力，厚度为 1200nm时存在残余拉应力 ，薄膜 中残余应力分布最为均匀，但此时薄膜具有较低的硬度和 弹性模量值 。分析得 出Ti薄膜 中存在残余拉应力会使薄膜硬度和弹性模量值变小，残余压应力反之 。 关键词 ：薄膜 ；纳米压痕；分形维数 ；力学性能 doi：10．11868／j．issn．1001—4381．2015．1l_009 中图分类号 ：TG133．25 文献标识码 ：A 文章编号2015)11-0050—07 Abstract：Four nano—Tifilmswith differentthicknesswere depositedby directcurrentmagnetron sputtering (DCM S)．ThemechanicalpropertiesandresidualstressofthedepositedTifilmswere studied using nano indentation and electronic film stress distribution tester， surface rough