磁控溅射法制备纳米晶纯钛及其力学性能研究.pdfVIP

《热加工工艺》2015年11月第44卷第22期

磁控溅射法制备纳米晶纯钛及其力学性能研究

王飞．刘芳

(1．上海理工大学机械工程学院，上海200093；2．上海理工大学材料科学与工程学院，上海200093)

摘要：通过直流磁控溅射法制备纯钛薄膜，使用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对其进行分析表征。采用纳

米压痕技术分别测试其应变速率在0．005~0．1s时对应的硬度大小。通过计算得到应变速率敏感性指数和激活体积，

分析得到纳米晶钛起主导作用的塑性变形机制为位错和晶界的相互作用。

关键词：纳米晶钛；硬度；应变速率敏感性；激活体积；塑性变形机制

DOI：10．14158／j．cnki．1001-3814．2015．22．027

中图分类号：TG1l1．2：TB31文献标识码：A文章编号：1001。3814(2015)22．0097．03

PreparationandMechanicalPropertyStudyonNanostrueturedTi

DepositedbyMagnetronSputtering

WANGFei，LIUFaI1g2

(1．SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China；

2．SchoolofMaterialsandEngineering，UniversiytofShanghaiforScienceandTechnoloyg，Shnaghai200093，China)

Abstract：Thennaostructuredtitaniumfilmsweredepositedbymagnetronsputtering．Thefilmwasanalyzedand

characterizedbyXRD，SEMandhihg—resolutiontransmissionmicroscopy．Thehardnesswastestedbynanoindentation

techniquewiththestrainraternagingfrom0．005s～to0．1s～．Byhtecalculation．strainratesensitiviytindexandactivation

volumewereobtained，itwillbeinterestingtoexaminethebehaviorofnanostructuredtitaniumhtathteinteractionsbetween

dislocationsandgrainboundaryaremorelikelytobecomedominnatmechanism．

Keywords：nanostructuredtitanium；harndess；strainratesensitiviyt；activationvolume；plasticdeformationmechanism

工业纯钛具有密度小、比强度高、耐高温、抗腐GPa。文献[3】采用等通道转角挤压(ECAe)剧烈塑性变

蚀等突出优点。广泛应用于航空、造船、装备制造等行形工艺进行4道次挤压得到晶粒尺寸168nln的纯

业。但传统粗晶纯钛强度较低，疲劳性能差，在实际钛，并通过后续的热退火工艺处理得到晶粒尺寸

应用中受到了极大限制，因此需要通过新工艺新方250~450nm的试样。其硬度变化从退火前的3．7l

法来提高钛的使用性能。在目前研究报道和生产实际GPa到退火后的2．29～3．76GPa。文献[4】研究了直

中。细晶强化是用来提高金属材料强度硬度从而满流磁控溅射的工艺参数对钛