單晶銅納米壓痕初始塑性變形行為實驗研究.pdf

1、以形狀尺寸微小或操作尺度極小為特征的微機電系統(tǒng)（MEMS）和納米機電系統(tǒng)（NEMS）越來越受到人們的高度重視，對于尺度在100μm量級以下的樣品，會給常規(guī)的拉伸和壓縮試驗帶來一系列的困難。納米壓痕實驗，由于在材料表面局部體積內(nèi)只產(chǎn)生很小的壓痕，正逐漸成為微/納米尺度力學(xué)特性測量的主要工作方式。然而，當(dāng)前對納米壓痕機理的系統(tǒng)研究十分缺乏，并側(cè)重于模擬的研究方法，關(guān)于材料在納米壓痕過程中變形行為的實驗研究鮮有報道。因此，開展微納米尺度下材料

2、變形行為的實驗研究十分必要。
　　為了研究單晶面心立方材料的微納米尺度下變形行為，本文以納米壓痕實驗為主要手段，分析了單晶銅初始塑性變形行為、表面形貌和晶體缺陷對單晶銅初始塑性變形的影響。
　　對單晶銅（100）晶面和（110）晶面進行了淺表層次的納米壓痕實驗，結(jié)果表明（100）晶面在納米壓痕過程中表現(xiàn)出更大程度的彈性變形。同時對壓痕周圍材料發(fā)生凸起的原因和產(chǎn)生的影響進行了分析，認(rèn)為單晶銅納米壓痕時周圍材料的凸起將導(dǎo)致納米硬

3、度和測量的彈性模量值偏大。
　　為了研究表面形貌的不均勻性對單晶銅初始塑性變形行為的影響，通過循環(huán)退火的方法，在單晶銅表面制備得到納米級的表面臺階，并對表面臺階高低兩側(cè)的納米壓痕實驗數(shù)據(jù)進行對比分析，結(jié)果表明表面臺階的存在并不影響單晶銅初始塑性變形機理和載荷位移曲線的第一次突降。
　　通過透射電子顯微鏡，對（110）晶面上壓痕點周圍的位錯形態(tài)進行了觀察，除了觀察到納米壓痕周圍生成的位錯網(wǎng)絡(luò)，還發(fā)現(xiàn)有層錯、不全位錯及位錯環(huán)的共