niti系合金薄膜磁控溅射制备工艺及特性研究

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1、哈尔滨T稃大学硕十学位论文Ii——"'——一～——IIIiiiii搿簟iiii—嗣iiiiiiiiiii捅要本文采用直流磁控溅射法分别在玻璃和单晶硅(100)基体上沉积Ni．Ti形状记忆合金薄膜；在玻璃衬底上分别用单靶和双靶沉积了Ni．Ti—Hf-Cu形状记忆合金薄膜，测定了制褥薄膜的表面特性、组织结构与马氏体相变等。对Ni．Ti合金薄膜的测试和分析表明，薄膜被部分氧化，薄膜中的Ti含量高于靶材。x射线衍射分析显示溅射得到的薄膜都是非晶态的，经过4．0x10珥Pa，在600℃保温lh后炉冷的晶化处理蜃，薄膜中析出单晶态的Ni3Ti2相，在随后的DSC试

2、验中未发现明显的相变点。对制备的合金薄膜进行形貌观察，结果表甓基体温度对所制备薄膜的组织形态有影晌。对双靶制备的Ni．Ti．Hf-Cu形状记忆合金薄膜的表颟形貌进行观察，并建立评价模型进行质量评价，确定了双靶制膜的最佳工艺。在SEM下观察Ni。Ti-Hf-Cu形状记忆合金薄膜的断面形貌，并对不同参数条件下的薄膜厚度进行比较，发现薄膜厚度随溅射功率或溅射时间的增加而增加，随心气压的变化不明显。随溅射功率的增加，薄膜中的溅射颗粒增大，成膜速度加快，晶化处理蘑用原子力显微镜观察发现其表面粗糙度也随之增加。丽随Ar气压的增加，表面粗糙度则呈现先增大后减小的趋势

3、。随溅射功率的增大，薄膜的四种元素含量交化不大；随Ar气压的增大，Ni的含量呈先减少后趋于稳定的趋势，其它元素的含量变化均不明显；随溅射时闻的延长，薄膜的Ni含量呈逐渐增多的趋势，而Hf呈逐渐减少的趋势。采用磁控溅射方法制备的Ni—Ti．Hf-Cu形状汜忆合金薄膜为菲晶态，晶化处理后室温下主要为马氏体帽，并观察到少量的(Ti，Hf,Cu)2Ni相析出；DSC结果显示薄膜的Ms约为230℃，相变滞后了30℃，相变滞后变窄但是变化幅度缀小。关键词：形状记忆合金(SMA)；磁控溅射；薄膜；组织结构；马氏体相变哈尔演f：释人，≯硕+学伊论文AbstractIn

4、thispaper，DCmagnetronsputteringinglassandsilicon(100)depositedonthesubstrateNi-Tishapememoryalloyfilmintheglasssubstratewereusedtotargetsingle-anddual··targetdepositionoftheNi—-Ti—-Hf-Cushapememoryalloyfilm，Asystemofafilmonthesurfacecharacteristics，organizationalstructureandmart

5、ens“ictransformation，andSOon．TheNi—TishapememoryalloyfilmtestingandanalysisshowedthatthefilmwaspartoftheflmsintheTicontenthigherthanthetarget．X—raydiffractionanalysisshowedthatthesputteringbythefilmareamorphous，a蠡甜4．0×10qP瓠at600℃insulation1hafterthecrystallizationfurnacecoldtrea

6、tment。precipitationinthesingle—crystalfilmNi3Ti2ofthestateinthenextDSCtestsfoundnoobvioustransformationpoint．Preparationofthealloyfilmmorphologyobserved，resultsshowedthatthetemperatureonthematrixpreparedbytheinfluentialfilmmorphology．Preparationofthetargetofdouble-Ni-·Ti--Hf-Cus

7、hapememoryalloyfilmOilthesurfacemorphologyofobservation，evaluationandestablishmentofqualityevaluationmodeltodeterminethedual—targetsystemofthebestfilms．SEMobservedintheNi-·Ti·-Hf-Cushapememoryalloyfilmsectionofthemorphology,andundertheconditionsofdifferentparameterstocomparethef

8、ilmthicknessandfoundthatthefilmthicknesswiththe