Ti-Ni-Cu記憶合金薄膜的制備與性能研究.pdf

1、本論文系統(tǒng)的研究了直流磁控濺射工藝參數(shù)對Ti-Ni-Cu薄膜性能和成分的影響，確定了最佳制備工藝。通過XRD、TEM、DSC分析和不同溫度下拉伸試驗研究了退火工藝對Ti49.83Ni40.37Cu9.8薄膜的相變行為、力學(xué)性能和超彈性的影響。
　　首先研究薄膜的制備工藝對薄膜成分及性能的影響。發(fā)現(xiàn)，使用單靶直流磁控濺射的方式可成功得到成分偏差小，重復(fù)性好、Cu含量相對較低的TiNiCu形狀記憶合金薄膜。與Si片、SiO2和石英相比

2、，使用玻璃片作為襯底時，薄膜能夠無變形、無粘連自由揭下；薄膜力學(xué)性能受 Ar氣壓影響較大，相同濺射功率下，Ar氣壓越低(0.12Pa)，薄膜力學(xué)拉伸斷裂性能越好，當(dāng)Ar氣壓達到0.36Pa時沉積在玻璃片上的薄膜脆性極大不能被完整剝離；濺射功率不同所得薄膜的成分存在一定的差異，其中，Ti含量隨著濺射功率的增大先增多后減少，Ni和Cu的含量是略有減少的趨勢。但與靶材成分相比，濺射所得薄膜的成分中Ti、C u的含量減少，Ni的含量增多。確定最

3、佳制備工藝為：玻璃片作為襯底，Ar氣壓0.12Pa，濺射功率220W。
　　通過對 Ti49.83Ni40.37Cu9.8薄膜相組成的研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)500℃、600℃、700℃退火后的試樣在室溫下主要含有B19’馬氏體相。退火處理在薄膜中引入 Ti(Ni,Cu)2析出相，其含量隨著退火時間的延長和退火溫度升高而增加。不同退火處理后的Ti49.83Ni40.37Cu9.8薄膜的DSC曲線表明，薄膜試樣經(jīng)快速退火爐退火1min后具有相對

4、較高的相變溫度。使用馬弗爐退火的試樣相變溫度隨退火時間延長先升高，達到2h時相變溫度反而下降。500℃，1h退火試樣熱循環(huán)15次后相變溫度基本不變，具有良好的相變穩(wěn)定性。
　　最后，通過對薄膜力學(xué)拉伸試驗發(fā)現(xiàn)，退火工藝對Ti49.8Ni40.3Cu9.9薄膜的力學(xué)性能有顯著的影響。同一退火時間隨退火溫度的升高，試樣的斷裂應(yīng)力σf大致上呈下降趨勢。而同一退火溫度，隨著退火時間的延長，薄膜試樣的斷裂應(yīng)變εf先呈上升趨勢，當(dāng)退火時間達2