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高熵合金薄膜應力及熱機械性質之量測
Thesis

高熵合金薄膜應力及熱機械性質之量測

金安成
Masters, 國立清華大學, 材料科學工程學系
2004

Abstract

高熵 薄膜 應力
本研究主要探討五至七元高熵合金薄膜,鍍覆在矽基材上之應力行為及熱機械性質,五元合金靶材成分為銅半鈷鎳鉻鋁 (Cu0.5CoNiCrAl)、六元高熵合金靶材成分為銅半鈷鎳鉻鋁鐵 (Cu0.5CoNiCrAlFe)及七元高熵合金靶材成分為銅半鈷鎳鉻鋁鐵鈦 (Cu0.5CoNiCrAlFeTi),此合金薄膜皆以直流濺鍍方式製備,所使用之應力量測設備為彎柄儀(Bending Beam Apparatus)。 應力量測結果顯示,高熵合金薄膜熱處理前之室溫殘留應力呈現張應力,隨合金成分元素的增加,室溫殘留應力些微下降,而熱處理後之室溫殘留應力也呈現張應力行為,且其值大於熱處理前之室溫殘留應力。所得熱機械性質(dσ/dT)隨薄膜厚度增加而有明顯減少的趨勢,惟在厚度由25 nm增加至40 nm時,其變化趨勢並不明確,根據文獻可得79,薄膜晶粒大小隨鍍膜厚度增加而成長,因此隨膜厚增加,熱機械性質明顯降低。而熱處理所造成室溫殘留應力之變化差距,也隨薄膜厚度增加而減少。 熱處理所造成室溫殘留應力之變化差距,隨合金成分的增加而逐漸減小,特別在成分由六元增加至七元時,其減小程度最為顯著。由於鈦元素的添加,其有較大的原子半徑及較強的鍵結能力,造成明顯的固溶強化效應及嚴重的晶格扭曲,使得原子在高溫下擴散不易,因此在熱處理過程中,薄膜微結構相當穩定。量測結果顯示,七元高熵合金薄膜熱處理前後之應力行為相當接近。

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