非平衡磁控溅射沉积不同成分Ti-Ni合金薄膜的伪弹性研究.pdf

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1、徐雪波等非平衡磁控溅射沉积不同成分Ti．Ni合金薄膜的伪弹性研究非平衡磁控溅射沉积不同成分Ti．Ni合金薄膜的伪弹性研究徐雪波。贺耀华，贺志勇，鲍明东(1．宁波工程学院材料工程研究所，宁波315016；2．太原理工大学表面工程研究所，太原030000)[摘要]应用非平衡磁控溅射离子镀方法沉积制备了五种不同成分的Ti．Ni合金薄膜，并在保护气体条件下于600oC进行了晶化退火处理分析了薄膜的相结构，测定了薄膜的硬度和弹性模量，并利用纳米压入加载．卸载曲线分析研究了薄膜的伪弹性回复率，讨论了薄膜成分对硬度、弹性模量和伪弹性的影响规律。结果

2、表明：富Ni薄膜的硬度、弹性模量和伪弹性均较高，但含Ni量达到一定值后，这些性能指标呈下降趋势。[关键词]形状记忆合金；薄膜；纳米压入；伪弹性[中图分类号]TG174．444[文献标识码]A[文章编号]1001—3660(2013)04-0028-04Pseud0elasticitvBehaviorofTi．NiAlloyFilmDepositedUsingUnbalancedMagnetronSputteringXUXue-bo，HEYao-hua’，HEZhi~ong，BAOMing-dong(1．InstituteofMater

3、ialsEngineering，NingboUniversityofTechnology，Ningbo315016，China；2．ResearchInstituteofSurfaceEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030000，China)[Abstract]FiveTi—Nishapememoryalloyfilmswithdifferentcompositionweredepositedusingunbalancedmagnetronsputterionplati

4、ngtechnique．As-depositedcoatingswerecrystallizedbyheatingto600℃attheenvironmentofArinsertgas．Thephasetransformationbehaviorofthefabricatedfilmwasinvestigated．ThehardnessandYoungmodulusoffilmswereevalu—ated．Therecoverableenergyoffilmswasinvestigatedfromtheentireloadingan

5、dunloadingprocessthatresultsintoaload—dis—placementcurveautomatically．Theeffectofcompositionoffilmsonhardness，elasticmodulusandpseudoelasticitywasdis—cussed．Resultsindicatedthathardness，Young’SmodulusandpseudoelasticityincreasedwiththerisingofatomicpercentofNiinfilms．Bu

6、ttherewasamaximumvalueofthosemechanicpropertieswiththeincreaseofNipercent．[Keywords]shapememoryalloys；thinfilm；nanoindentation；pseudoelasticityTi—Ni合金薄膜因其独特的物理和力学性能而受文中采用封闭磁场非平衡磁控溅射离子镀技术沉到研究人员的关注EH]，此种薄膜可采用闪蒸法[4]、离积制备了富Ti、富Ni以及近原子平衡状态的多种成分子束溅射_5J、脉冲激光沉积_6]、电子束沉积E等多种Ti．N

7、i合金薄膜，借助纳米压人手段，研究了相同载荷制备方法获得。磁控溅射方法与硅基微器件的制备工下，薄膜伪弹性性能随成分的变化规律，并分析了应变艺具有良好的兼容性，不仅可利用共沉积复合或纳米诱导相变的内在机制和影响因素。多层结构等多种工艺措施方便地调节薄膜成分，而且沉积速率高，易于微加工，因此在制备Ti—Ni基SMA薄1实验膜中应用广泛_8。Ti—Ni基合金的形状记忆功能对成分波动非常敏感l1，因此研究薄膜成分对其伪弹性1．1薄膜沉积的影响规律具有重要意义。此外，rri．Ni薄膜伪弹性的Ti．Ni薄膜的制备采用UDP-650／4型闭合场非平

8、评价方法也是约束该材料应用的重要因素之一对于衡磁控溅射离子镀设备(浙江汇锦梯尔镀层科技有限厚度仅微米，甚至纳米尺度的Ti—Ni薄膜材料，通常用公司生产)。溅射靶选择rri与Ni的原子数分数分别纳米压人来评价伪弹性[12-