透射电镜高温力学原位系统

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以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微机电系统(MEMS)越来越受到人们的高度重视,对于尺度在100μm量级以下的样品,会给常规的拉伸和压缩试验带来一系列的困难。纳米压缩实验,由于在材料表面局部体积内只产生很小的压力,正逐渐成为微/纳米尺度力学特性测量的主要工作方式。因此,开展微纳米尺度下材料变形行为的实验研究十分必要。为了研究单晶面心立方材料的微纳米尺度下变形行为,以纳米压缩实验为主要手段,分析了铜纳米柱初始塑性变形行为和晶体缺陷对单晶铜初始塑性变形的影响。结果表明铜柱在纳米压缩过程中表现出更大程度的弹性变形。同时对压缩周围材料发生凸起的原因和产生的影响进行了分析,认为铜纳米柱压缩时周围材料的凸起将导致纳米硬度和测量的弹性模量值偏大。为了研究表面形貌的不均匀性对铜纳米柱初始塑性变形行为的影响,通过加热的方法,在铜纳米柱表面制备得到纳米级的表面缺陷,并对表面缺陷的纳米压缩实验数据进行对比分析,结果表明表面缺陷的存在会极大影响铜纳米柱初始塑性变形。通过透射电子显微镜,铜纳米柱压缩点周围的位错形态进行了观察,除了观察到纳米压缩周围生成的位错,还发现有层错、不全位错及位错环的共存。表明铜纳米柱的初始塑性变形与位错的发生有密切的联系。