本發明專利技術公開了一種高彈性金屬薄膜材料。該材料的成分主要含有鎳鈮元素，結構狀態為非晶態。該材料是通過鎳鈮靶材采用磁控濺射技術制備，所用鎳鈮靶材是通過純度超過99.9%的鎳和鈮金屬在高于3*10-3Pa的真空下氬氣保護熔煉而成。所形成的金屬玻璃薄膜厚度小于1000納米，密度大于7.00g/cm3，同時密度小于10.00g/cm3，顯示出明顯的尺寸效應，正是這些尺寸效應使得其顯示出大于等于2%的彈性極限，拉伸斷裂后材料內不含有納米晶存在。因其獨特的高彈性、耐防腐等特征可廣泛應用于作為體育器材、材料表面保護層等應用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬材料
，涉及一種高彈性極限的金屬玻璃薄膜材料。
技術介紹
金屬玻璃是主元之間通過金屬鍵結合，原子排列短程有序、長程無序的金屬和合金。金屬玻璃的力學性能，尤其是彈性極限、拉伸及壓縮塑性，長期以來吸引著人們強烈的研究興趣，如I)金屬玻璃高的彈性極限可以使其發生更大的可以恢復的彈性形變，另夕卜，材料內部可貯存更多的彈性能以便于其用于一些體育器材及彈簧上面；2)其強度可以接近于其理論極限。 金屬玻璃在外加載荷作用下，將首先經歷彈性變形，服從胡克定律，應力應變曲線呈線性變化，形變內，材料的形狀隨著應力減小可逐漸恢復原樣。由于金屬玻璃獨特的原子排布，其彈性是無取向性，屬各向同性，并且彈性極限通常達到2%左右，大大超過晶態金屬(一般小于O. 5%) 本專利技術提供了一種彈性極限大于2%的鎳鈮金屬玻璃薄膜材料，所形成的金屬玻璃薄膜厚度小于1000納米，顯示出明顯的尺寸效應，正是這些尺寸效應使得其顯示出大于2%的彈性極限，因其獨特的高彈性、耐防腐等特征可廣泛應用于作為體育器材、材料表面保護層等應用。相關文獻如下LA. Inouej High-Strength Bulk Amorphous-Alloys with Low Critical CoolingRates. Materials Transactions Jim, 1995，36(7): 866-875.2.A.Inouej Stabilization of metallic supercooled liquid and bulk amorphousalloys. Acta Materialiaj 2000，48(1): 279-306.3.W. L. Johnson, Thermodynamic and Kinetic Aspects of the Crystal to GlassTransformation in Metallic Materials. Progress in Materials Science, 1986，30(2) : 81-134.4.W. L. Johnson, Bulk glass-forming metallic alloys: Science and technology.MRS Bulletin, 1999，24(10) : 42-56. 5.J. F. Lofflerj Bulk metallic glasses. Intermetallicsj 2003，11(6):529-540.6.W. H. Wang, C. Dong, and C. H. Shekj Bulk metallic glasses. MaterialsScience & Engineering R-Reportsj 2004， 44(2-3): 45-89。
技術實現思路
本專利技術提供了一種彈性極限大于2%的金屬玻璃薄膜材料，其成分主要含有鎳鈮元素，結構狀態為非晶態。該材料是通過鎳鈮靶材釆用磁控濺射技術制備，所用鎳鈮靶材是通過純度超過99. 9%的鎳和鈮金屬在高于3*10-3 Pa的真空下氬氣保護熔煉而成。所形成的金屬玻璃薄膜厚度小于1000納米，密度大于7. OO 8/0113，同時密度小于10.00 g/cm3，顯示出明顯的尺寸效應，正是這些尺寸效應使得其顯示出大于等于2%的彈性極限，拉伸斷裂后材料內不含有納米晶存在。因其獨特的高彈性、耐防腐等特征可廣泛應用于作為體育器材、材料表面保護層等應用。附圖說明圖I為所制備的NiNb金屬玻璃薄膜在TEM腔體內伸長率演變過程電鏡照片； 圖2為圖I樣品拉伸斷裂后樣品的高分辨電鏡照片。具體實施例方式實施例一 樣品制備及測試方法 磁控濺射法制備不同厚度的鎳鈮金屬玻璃薄膜。薄膜濺射在涂布有光刻膠的硅片襯底上，該光刻膠通過光刻工藝將其制備成2mm長，10-50微米寬的圖案，樣品厚度主要通過控制濺射時間來控制，本實驗中濺射時間為3分鐘，樣品厚度通過SEM及X-rayreflectivity (SR-XRR)技術測定。濺射好的樣品通過丙酮將光刻膠溶解后，將分散在溶液中。制備態樣品及退火后的金屬玻璃薄膜樣品在光學顯微鏡下轉移到樣品臺上，通過室溫固化環氧樹脂膠水將樣品粘接到銅環的兩條金屬片上，該金屬片由兩種具有不同膨脹系數的材料組成，通過TEM中加熱樣品臺可以實現金屬片的膨脹使得兩條金屬片向著相反方向彎曲，從而使得樣品發生拉伸變形，其形變速率約為10_5-10_4 s'樣品裝好后采用FIB進行加工，切割成寬度在50-500nm，長度在300_1200nm之間的長方體型樣品。為了防止樣品在實驗前發生斷裂，特設計了兩條保護結構。拉伸過程中樣品的TEM圖片在JE0L-2010場發射電鏡上拍攝，電壓為200kV。實驗過程中并沒有一直將電子束直接聚焦到樣品上，而是需要拍照時間歇性地將電子束打到樣品上以減少電子束對金屬玻璃薄膜的影響。NiNb靶材樣品的密度通過阿基米德原理獲得，NiNb薄膜樣品的密度通過同步輻射X光反射法獲得，材料的詳細參數見表1，圖I為本實施例中制備的NiNb金屬玻璃薄膜在TEM腔體內伸長率演變過程電鏡照片。圖2為本實施例樣品拉伸斷裂后樣品的高分辨電鏡照片。實施例二 按照上述方法執行，除了將濺射時間延長一倍至6分鐘，使得樣品厚度增加至lOOnm。材料的詳細參數見表I。實施例三 按照上述方法執行，除了將濺射時間延長一倍至12分鐘，使得樣品厚度增加至200nm。材料的詳細參數見表I。表I :實施例1-3所制備NiNb材料的相關參數如下表 列j樣品厚度j密度數據j材料彈性極卩「 150nm8. 50±0.05g/cm36.6%2lOOnm孓62±0.05g/cm35.0%3|200nm|8.80 + 0.05g/cm3|3. 5%權利要求1.一種高彈性金屬薄膜材料，其特征在于該材料的化學組成主要含有鎳和鈮，結構狀態為非晶態，薄膜厚度小于1000納米。2.按照權利要求I所述的一種高彈性金屬薄膜材料，其特征在于該材料通過鎳鈮靶材采用磁控濺射技術制備。3.按照權利要求I所述的一種高彈性金屬薄膜材料，其特征在于該材料密度大于等于7. 00 g/cm3,同時密度小于等于10. 00 g/cm3。4.按照權利要求I所述的一種高彈性金屬薄膜材料，其特征在于該材料拉伸斷裂前后皆為非晶態。全文摘要本專利技術公開了一種高彈性金屬薄膜材料。該材料的成分主要含有鎳鈮元素，結構狀態為非晶態。該材料是通過鎳鈮靶材采用磁控濺射技術制備，所用鎳鈮靶材是通過純度超過99.9%的鎳和鈮金屬在高于3*10-3Pa的真空下氬氣保護熔煉而成。所形成的金屬玻璃薄膜厚度小于1000納米，密度大于7.00g/cm3，同時密度小于10.00g/cm3，顯示出明顯的尺寸效應，正是這些尺寸效應使得其顯示出大于等于2%的彈性極限，拉伸斷裂后材料內不含有納米晶存在。因其獨特的高彈性、耐防腐等特征可廣泛應用于作為體育器材、材料表面保護層等應用。文檔編號C23C14/35GK102912295SQ201210438229公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日專利技術者蔣建中, 姜清奎, 曹慶平, 馬本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高彈性金屬薄膜材料，其特征在于：該材料的化學組成主要含有鎳和鈮，結構狀態為非晶態，薄膜厚度小于1000納米。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣建中，姜清奎，曹慶平，馬毅，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。