納米晶Al-Cu薄膜的相變及其理論模型.pdf

1、傳統(tǒng)的富鋁Al-Cu合金是典型的時效硬化合金,在適當(dāng)條件下等溫時效或退火時會獲得過飽和固溶體→GPⅠ區(qū)(盤狀)→GPⅡ區(qū)或θ″相(盤狀)→θ′相(片狀)→θ相的完整沉淀序列。納米材料因為其獨特的行為(如光、電、磁、聲、力學(xué)和相變)與傳統(tǒng)塊體材料存在很大的差異而得到了廣泛的研究和應(yīng)用。迄今,關(guān)于亞微米級Al-Cu薄膜的研究發(fā)現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)塊體材料特殊相變特性,但是對于經(jīng)適當(dāng)熱處理后晶粒尺寸仍然保持納米尺度的納米晶Al-Cu薄膜的相變研究尚

2、未展開。本文從實驗和理論兩個方面研究了納米晶Al-Cu薄膜的相變,主要結(jié)果描述如下。獲得納米尺度晶粒的Al-Cu薄膜,特別是經(jīng)過熱處理后仍然可以保持納米尺度的薄膜,是開展此一研究的前提與關(guān)鍵。經(jīng)廣泛探索,確定了合適的磁控濺射制備工藝。室溫濺射的薄膜晶粒尺寸應(yīng)盡可能小,且需控制好薄膜厚度,因為如果薄膜太薄,大量的沉淀相將在薄膜表面優(yōu)先形核,而如果薄膜太厚,因為需要較長的的濺射時間,就不能獲得小的納米晶。制備過程中,濺射氣壓、濺射功率和濺射

3、時間等是關(guān)鍵的工藝參數(shù)。最終選用的濺射參數(shù)為:濺射氣壓0.6Pa,濺射功率100W,濺射時間60分鐘。制備了含銅量分別為1、2及4wt％,厚度約為5μm的納米薄膜。制備過程使用的靶材為由純度99.999%的純鋁及純銅熔煉而成的合金靶材。所制備的薄膜平均晶粒尺寸約為20nm。經(jīng)過熱處理后的晶粒尺寸仍處于納米尺度。為了認(rèn)識納米晶Al-Cu薄膜的相變行為,對濺射制備的納米晶Al-Cu薄膜進(jìn)行了500℃固溶處理后的連續(xù)冷卻(在本文稱為退火處理)