| 材料介观特性及其多场服役失效行为的微结构特征 |
| 孟祥康, 操振华, 武晓雷, 张喜燕
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| 2013-12-16
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| 摘要 | 金属膜基材料及其单质组元材料的介观特性对于微电子器件的服役可靠性具有重要影响，随着微电子器件持续微型化发展，组元材料的特征尺寸逐渐从微米减小至纳米，材料的介观特性表现出反常的尺寸效应，材料的微结构如位错、界面以及表面等晶体缺陷演化规律也与大块材料迥异。同时，受力/热/电等典型外场作用，膜基体系及其组元单体材料服役行为与失效机制异常复杂，表现出强烈的微结构依赖性。 基于此，本研究通过实验和模拟系统研究了介观金属材料的力学特性及其多场服役失效行为的结构特征。通过TEM研究了纳米面心立方与密排六方金属孪生行为及其结构特征，晶界发射偏位错成为孪生的主要机制，前者的孪生最优晶粒尺寸范围由孪生与去孪晶化两种反向过程的动态竞争决定；对于后者，与面心立方孪生截然不同，经典的｛10-12｝<10-1-1>孪晶界面并不位于孪晶对称面｛10-12｝上，而是发生了很大的偏移。利用分子动力学方法模拟研究了纳米孪晶金属的抗冲击性能，随着孪晶界间距的减小，平均流变应力先增加后减小，在临界尺度下达到最大值，这归因于倾斜于孪晶界位错和平行于孪晶界位错之间的竞争。对于金属膜基材料，实验研究了其介观力学特性及其多场服役失效行为，在临界尺寸时，强度与延性等力学特性达到最优化，而外加电场提高了原子在界面的扩散，加速了介观金属的服役失效行为。 通过以上研究，揭示了介观金属膜基体系及其组元材料在多尺度范围的力学特性与微结构演变规律，初步阐明了介观金属材料在外场作用下变形、损伤和断裂失效的机理。 |
| 关键词 | 金属薄膜, 介观, 力学性能, 微结构, 多场, 服役行为
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 科技报告
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/90552
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| 专题 | 非线性力学国家重点实验室
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| 作者单位 | 南京大学, 南京大学, 中国科学院力学研究所, 重庆大学
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
孟祥康, 操振华, 武晓雷, 张喜燕. 材料介观特性及其多场服役失效行为的微结构特征,2013.
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