單晶銅納米壓痕初始塑性變形行為實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、以形狀尺寸微小或操作尺度極小為特征的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）越來(lái)越受到人們的高度重視，對(duì)于尺度在100μm量級(jí)以下的樣品，會(huì)給常規(guī)的拉伸和壓縮試驗(yàn)帶來(lái)一系列的困難。納米壓痕實(shí)驗(yàn)，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(cè)量的主要工作方式。然而，當(dāng)前對(duì)納米壓痕機(jī)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(guò)程中變形行為的實(shí)驗(yàn)研究鮮有報(bào)道。因此，開展微納米尺度下材料

2、變形行為的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)單晶銅初始塑性變形的影響。
　　對(duì)單晶銅（100）晶面和（110）晶面進(jìn)行了淺表層次的納米壓痕實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明（100）晶面在納米壓痕過(guò)程中表現(xiàn)出更大程度的彈性變形。同時(shí)對(duì)壓痕周圍材料發(fā)生凸起的原因和產(chǎn)生的影響進(jìn)行了分析，認(rèn)為單晶銅納米壓痕時(shí)周圍材料的凸起將導(dǎo)致納米硬

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