NiTi-ZnO復合智能薄膜的制備及性能研究.pdf

1、本文在全面總結(jié)智能材料的研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢的基礎上，利用射頻磁控濺射法制備NiTi/ZnO復合薄膜，并利用XRD、SEM、EDS、DMA、臺階儀、納米壓痕儀、劃痕儀等測試方法研究了復合薄膜的微觀組織、相結(jié)構(gòu)、化學成分、力學與阻尼性能。 首先探討了襯底溫度、濺射功率、濺射氣壓等主要工藝參數(shù)對NiTi薄膜的微觀組織、相結(jié)構(gòu)、化學成分及力學性能的影響規(guī)律，確定出制備薄膜相對優(yōu)化的工藝參數(shù)。在試驗所研究的范圍內(nèi)，沉積NiTi薄膜的優(yōu)

2、化工藝參數(shù)為：襯底溫度為500℃，濺射功率為250W，濺射氣壓為0.19Pa，Ar氣流量為10sccm，靶基距為50cm，沉積時間為1h；在濺射態(tài)，NiTi薄膜主要呈非晶態(tài)，經(jīng)由襯底高溫加熱可直接得到晶化薄膜。在此優(yōu)化工藝參數(shù)下制備的NiTi薄膜彈性模量E為69.7GPa，變形能效率η為38.2％，薄膜與基體的臨界結(jié)合力為35.26N。 根據(jù)功能材料復合相乘理論，結(jié)合NiTi薄膜的優(yōu)化工藝參數(shù)制備出晶化且結(jié)構(gòu)為Quartz/Zn

3、O/NiTi及Quartz/NiTi/ZnO的復合薄膜，對其表／界面、微觀組織結(jié)構(gòu)、結(jié)晶特性進行了研究。結(jié)果表明，Quartz/ZnO/NiTi結(jié)構(gòu)的復合薄膜表面非常平整致密，層與層之間結(jié)合緊密。由劃痕儀測得兩種結(jié)構(gòu)下復合薄膜與基體的臨界結(jié)合力分別為45.75N和40.15N。 最后，使用懸掛共振法分別研究了Quartz/NiTi與Quartz/ZnO/NiTi復合結(jié)構(gòu)的阻尼性能隨振動頻率及振幅的變化規(guī)律，比較了兩者阻尼性能的差