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金属学报
采用多尺度准连续介质法分别模拟无缺陷和具有初始缺陷两种状态下, 单晶Al薄膜纳米压痕初始塑性变形过程, 得到载荷--位移响应曲线和应变能--位移变化曲线. 研究了初始缺陷对纳米压痕过程中位错形核与发射、Peierls应力以及位错发射临界载荷的影响. 结果表明, 在整个纳米压痕过程中出现了多次位错形核与发射现象, 初始缺陷对第1和第3对位错的形核与发射影响较小, 而对第2对位错的形核与发射具有明显的推迟作用, 并伴随有裂纹扩展现象; 由于初始缺陷引起薄膜材料内部严重的晶格畸变, 导致系统应变能和位错运动的Peierls应力增加; 裂纹扩展前, 发射第2对位错需要的临界载荷增加, 裂纹失稳后, 位错发射需要的临界载荷下降. 模拟获得的纳米硬度和Peierls应力与实验结果吻合.
关键词:
Al薄膜
,
nanoindentation
,
multiscale
,
quasicontinuum method
,
initial defect
姚素薇
,
张璐
,
张卫国
,
张振宇
,
李鸿琦
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2006.00736
采用二次铝阳极氧化技术, 制备了高度有序的铝阳极氧化膜(AAO膜), 孔径为50nm. 利用纳米压缩仪结合纳米压痕仪对不同压缩位移条件下的AAO膜进行了纳米力学测试和卸载后的压痕原位扫描实验. 通过测量加载-卸载曲线并用Oliver-Pharr模型分析计算得到, 在压缩位移为0、3.3、6.6、9.9μm时, AAO膜的纳米硬度和弹性模量分别为1.49、1.79、1.69、1.55GPa和11.79、12.32、12.82、13.19GPa. 由卸载曲线和原位扫描的压痕形貌可以看出, 压缩位移为6.6和9.9μm时的压痕在压缩力的作用下发生了明显的塑性变形, 因而AAO膜的纳米硬度减小, 而弹性模量一直增大.
关键词:
阳极氧化铝膜(AAO)
,
nanocompression
,
nanoindentation
,
in-situ scanning
