NiTi-ZnO復(fù)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，利用射頻磁控濺射法制備NiTi/ZnO復(fù)合薄膜，并利用XRD、SEM、EDS、DMA、臺(tái)階儀、納米壓痕儀、劃痕儀等測(cè)試方法研究了復(fù)合薄膜的微觀組織、相結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、力學(xué)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(duì)NiTi薄膜的微觀組織、相結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及力學(xué)性能的影響規(guī)律，確定出制備薄膜相對(duì)優(yōu)化的工藝參數(shù)。在試驗(yàn)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(shí)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(fù)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(fù)合薄膜，對(duì)其表／界面、微觀組織結(jié)構(gòu)、結(jié)晶特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，Quartz/ZnO/NiTi結(jié)構(gòu)的復(fù)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(cè)得兩種結(jié)構(gòu)下復(fù)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(fù)合結(jié)構(gòu)的阻尼性能隨振動(dòng)頻率及振幅的變化規(guī)律，比較了兩者阻尼性能的差