周铖
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孙勇
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郭中正
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殷国祥
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彭明军
材料导报
采用磁控共溅射法制备含钨1.51%～14.20%(原子分数,下同)的Cu-W合金薄膜,并用EDX、XRD、SEM、显微硬度仪和电阻仪研究了其成分、结构及性能.结果表明,添加W可显著细化Cu-W薄膜基体相晶粒,晶粒尺寸随W含量的增加而减小,Cu-W薄膜呈纳米晶结构.Cu-W薄膜中存在W在Cu中形成的fcc Cu(W)非平衡亚稳过饱和固溶体,固溶度随W含量的增加而提高,最大值为10.65%.与纯Cu膜对比发现,薄膜的显微硬度和电阻率总体上随W含量的增加而显著增大.经200℃、400℃及650℃热处理1h后,Cu-W薄膜基体相晶粒长大,EDX分析显示晶界处出现富W第二相;薄膜显微硬度降低,电阻率下降,降幅与退火温度呈正相关.添加W引起的晶粒细化效应以及退火中基体相晶粒度增大分别是Cu-W薄膜微观结构和性能形成及演变的主要原因.
关键词:
Cu-W合金薄膜
,
纳米晶结构
,
热处理
,
显微硬度
,
电阻率
郭中正
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孙勇
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段林昆
,
郭诗玫
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李玉阁
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2010.01.008
用磁控共溅射法制备Cu-W合金薄膜,运用EDX,XRD,TEM,SEM和纳米压痕仪对薄膜成分、结构和力学性能及其关系进行了研究.结果表明,含W较低的Cu_(82.1)W_(17.9)(%,原子分数)和W浓度较高的Cu_(39.8)W_(60.2)薄膜为晶态结构且出现固溶度扩展,分别存在fcc Cu(W)亚稳过饱和固溶体(固溶度4.8%W)和bcc W(Cu)亚稳过饱和固溶体(固溶度5.7%Cu),W含量为31.8%,45.7%,54.8%的Cu-W薄膜呈非晶态,表面粗糙度较晶态Cu-W薄膜低.总体上非晶Cu-W薄膜弹性模量E和硬度H值较低,fcc Cu-W膜实测E值介于Voigt和Reuss规则预测值之间,bcc和非晶Cu-W膜实测E值分别高于和低于预测值;晶态Cu-W膜实测H值与Voigt规则计算值的符合性优于非晶膜,薄膜结构对力学性能预测可靠性影响较大.
关键词:
Cu-W合金薄膜
,
微观结构
,
非晶态
,
力学性能
