温度对电沉积纳米孪晶Ni显微结构及纳米压痕力学性能的影响

金属学报, 2012, 48(11): 1342-1348. doi: 10.3724/SP.J.1037.2012.00241

温度对电沉积纳米孪晶Ni显微结构及纳米压痕力学性能的影响

成宇浩 ^1, , 张跃飞 ^2, , 毛圣成 ^3, , 韩晓东 ^4, , 张泽 ^5,

1.北京工业大学固体微结构与性能研究所,北京,100124

2.北京工业大学固体微结构与性能研究所,北京,100124

3.北京工业大学固体微结构与性能研究所,北京,100124

4.北京工业大学固体微结构与性能研究所,北京,100124

5.浙江大学材料科学与工程系,杭州,310058

基金项目: 国家自然科学基金项目10904001和51001003,以及北京市教委重点基金项目KZ201010005002资助

关键词：电沉积 , 纳米孪晶Ni , 显微结构 , 纳米压痕硬度

EFFECT OF TEMPERATURE ON MICROSTRUCTURE AND NANOINDENTATION MECHANICAL PROPERTIES OF ELECTRODEPOSITED NANO-TWINNED Ni

在镀液成分、pH值、沉积电流密度和脉冲占空比等工艺参数不变的条件下,利用脉冲电沉积技术在镀液温度分别为30,50和80℃时制备了包含高密度纳米孪晶片层结构的纳米晶Ni薄膜.利用SEM,XRD和TEM研究了镀液温度对纳米孪晶Ni薄膜的沉积速率、择优取向、晶粒尺寸、孪晶片层特征尺寸(长度和厚度)以及生长规律的影响;利用HRTEM揭示了纳米孪晶Ni的孪晶界面微观结构特征,利用纳米压痕技术研究了温度对Ni薄膜纳米压痕硬度的影响.研究结果表明:脉冲电沉积纳米孪晶Ni薄膜的生长速率在20-30 nm/s之间,镀液温度为30和50℃时Ni薄膜沿(220)面择优生长,80℃时转变为沿(200)面择优生长;随着镀液温度的升高,Ni薄膜的平均晶粒尺寸由900 nm减小到300 nm,晶粒内部孪晶片层的厚度由60 nm降低到28 nm; 50℃时纳米孪晶Ni薄膜的纳米压痕硬度平均值最高,达3.75 GPa.

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