Nb含量对Ti-Nb合金薄膜微观形貌与力学性能的影响

摘要：

Ti-Nb合金薄膜因其形状记忆效应和良好的生物相容性引起广泛关注.本文通过调节Ti-Nb合金薄膜中的Nb含量,实现了对薄膜表面和横截面微观形貌、晶体结构、力学性能的调控.研究发现,随着Nb含量的增加,薄膜表面微观形貌从圆整颗粒状过渡到互相交织的针叶状;晶粒从贯穿横截面的柱状晶过渡到介于等轴晶和柱状晶之间的状态;薄膜晶体结构呈现出(211)β晶面逐步取代(103)α晶面并最终由β单相组成的演变过程.Ti-16Nb(原子百分比,下文同)和Ti-20Nb薄膜纳米压痕实验的加载曲线上出现pop-in现象,证实其存在超弹性,对应的马氏体相变临界载荷分别为1761和2247 μN.Ti-20Nb薄膜由于相互交织的针叶状组织,其硬度值达到7.43±0.12 GPa,屈服强度提高至2.64士0.07 GPa.同时,β单相的晶体结构使得Ti-20Nb薄膜弹性能量回复率大幅提升至53.49％士0.94％,从而提高薄膜抵抗塑性变形的能力,可保证MEMS器件在使用过程中的控制精度,并延长其使用寿命.

关键词：Ti-Nb薄膜、微观形貌、晶体结构、力学性能、超弹性

所属期刊栏目：50

在线出版日期：2020-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：801-810