金属薄膜的屈服强度及塑性行为的研究

用纳米压入、X射线衍射和激光定点反射等方法研究硅单晶基体上铝、铜等金属膜的屈服及塑性行为。重点解决物理模型、实验方法和计算软件等测试技术及相关指标的力学表征。探讨了以膜厚、内应力和晶粒取向为代表的组织状态参量对相关力学参量的影响。在国际上首次结合有限元分析创立了金属膜屈服及塑性行为的纳米压入法测试技术。该方法用三棱锥压头求得有较好适用范围的数值拟合公式，除可以到屈服强度外还可以获得薄膜的塑性硬化指数。用能量的观点分析薄膜应力与晶体择优取向关系。用多种方法证明薄膜屈服强度明显高于相应的块状材料，膜越薄这种差异越明显。薄膜中异常高值的内应力与薄膜屈服强度高可能有关系。