Vol. 52 (2016), Issue 4, p. 7-21

Механические свойства композитной системы типа «слой/подложка»: наноструктурные пленки меди на подложке LiF

Грабко Д., Пырцак К., Гимпу Л., Володина Г.

Abstract

УДК 539.9:539.2:539.5

Изучение серии композитных структур КС-1, КС-2 и КС-3, принадлежащих к типу систем «мягкий слой/мягкая подложка», выявило много новых сведений относительно механических свойств данных материалов. Обнаружены общие и отличительные свойства композитных структур как внутри серий КС-1, КС-2 и КС-3, так и со свойствами исходных материалов Cu и LiF. Установлено, что в широком интервале нагрузок при наномикроиндентировании КС Cu/LiF процесс деформирования проходит три основные стадии: 1 – при β = h/t < 0,5 (h – глубина отпечатка; t – толщина слоя) пластическая деформация в основном сосредоточена в объеме пленки, в подложке могут возникнуть лишь небольшие упругие деформации; 2 – при β ≈ 1,0 деформация происходит в пленке и в интерфейсной зоне A; 3 – при β > 1,0 пластическая деформация простирается в объем подложки, захватывая все типичные уровни системы (пленка–интерфейсная зона–подложка), закономерно усложняясь по мере увеличения нагрузки. Показано, что КС типа «слой/подложка» являются сложными системами со своими сугубо индивидуальными свойствами даже при одинаковых химическом составе и способе получения, отличаясь лишь одним параметром (толщиной пленки t).

Ключевые слова: механические свойства, специфика деформирования, Cu/LiF, динамическое индентирование.

A study of a series of composite structures (CSs) such as CS-1, CS-2 and CS-3 belonging to the type of systems “soft film/soft substrate” revealed many new details regarding the mechanical properties of these materials. The general and distinctive properties of CSs within the series СS-1, CS-2 and CS-3 and the properties of raw materials of Cu and LiF, are considered. It is found that the deformation process passes through three major steps in a wide range of loads at the nano-microindentation of Cu/LiF CSs: 1 – when β = h/t < 0,5 (h – indentation depth, t – coating thickness), the plastic deformation is mainly concentrated in the film and only a small elastic deformation can take place in the substrate; 2 – at β ≈ 1,0, the deformation occurs in the film and in the interface zone; 3 – when β > 1,0, the plastic deformation extends in the substrate, capturing all typical levels of the system (film-interface zone-substrate) naturally becoming more complex as the load increases. The identified characteristics of the elastic-plastic behavior of the studied CSs proved that the CSs of the “film/substrate” type are complex systems with their highly individual properties, even with the same chemical composition and having the same production method, differing by only one parameter (the film thickness t).

Keywords: Cu/LiF coating/substrate, mechanical properties, specificity of deformation, dynamic indentation.

Download full-text PDF. 2862 downloads

Menu

Vol. 52 (2016), Issue 4, p. 7-21

Механические свойства композитной системы типа «слой/подложка»: наноструктурные пленки меди на подложке LiF

Abstract