一种用磁控溅射工艺制备纳米级柱状晶硬质铜合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种用磁控溅射工艺制备纳米级柱状晶硬质铜合金的方法，硬质铜合金包括由非晶硼基质包裹纳米级柱状铜晶构成的类竹子结构，纳米级柱状铜晶的平均直径为10nm，纳米级柱状铜晶内部晶格条纹一致，长度贯穿整个硬质铜合金，并采用磁控共溅射方法制备了硬质铜合金。本发明专利技术采用上述的一种用磁控溅射工艺制备纳米级柱状晶硬质铜合金的方法，其中的铜和硼是两种近乎完全不互溶的元素，并且具有非常相近的电负性，使其很难形成有序合金和共价键，本发明专利技术利用这种特殊的完全不互溶的体系与磁控溅射的工艺调控，成功构建出了具有类竹子结构的纳米级柱状晶铜合金，实现了硬度的大幅度提升。度提升。度提升。

【技术实现步骤摘要】
一种用磁控溅射工艺制备纳米级柱状晶硬质铜合金的方法


[0001]本专利技术涉及铜合金薄膜制备
，特别是涉及一种用磁控溅射工艺制备纳米级柱状晶硬质铜合金的方法。

技术介绍

[0002]金属的强化是材料领域的一个传统研究课题，经典的强化方法依赖于对内部缺陷的调控，包括溶质原子、位错、晶界、孪晶界等。其中，晶界有着对位错运动最强的阻碍作用，因此人们通常通过减小晶粒尺寸来增加晶界占比实现强化，即所谓的霍尔
‑
佩奇效应。但当晶粒尺寸减小到一个临界值(通常在10nm左右)时，晶界处原子占比过高，使塑性变形机制由位错滑移转变为晶界介导机制，从而导致软化。因此，为了进一步强化纳米晶金属，如何在晶粒尺寸达到临界值附近时抑制晶界运动成为了当前的研究热点。对此，在纳米尺度上进行界面结构设计是一个行之有效的方案，如纳米孪晶、纳米复合结构、界面拓扑结构等。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种用磁控溅射工艺制备纳米级柱状晶硬质铜合金的方法，以解决上述采用减小晶粒尺寸增加金属强化过程中，晶粒尺寸过小造成金属软化和无法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用磁控溅射工艺制备的纳米级柱状晶硬质铜合金，其特征在于：硬质铜合金包括由非晶硼基质包裹纳米级柱状铜晶构成的类竹子结构，纳米级柱状铜晶的平均直径为10nm，纳米级柱状铜晶内部晶格条纹一致，长度贯穿整个硬质铜合金。2.根据权利要求1所述的一种用磁控溅射工艺制备的纳米级柱状晶硬质铜合金，其特征在于：硼元素的含量为20
‑
30at％。3.根据权利要求1所述的一种用磁控溅射工艺制备的纳米级柱状晶硬质铜合金，其特征在于：硬质铜合金厚度为500nm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种用磁控溅射工艺制备的纳米级柱状晶硬质铜合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)靶材和基片的选择所用靶材为纯铜靶和带有铜背板的纯硼靶，所用基片为单面抛光单晶硅，抛光面取向为(110)晶面，以及双面抛光蓝宝石，抛光面取向为(001)晶面；(2)准备工作铜靶和硼靶安装在与水平方向呈45
°
的靶位上，铜靶连接直流电源，硼靶连接射频电源，两种基片切割并进行清洗处理后安装在样品台上，将靶基距调整为8cm；(3)镀膜过程向腔体中通入高纯氩气，气体流量为80sccm，总压强为0.8Pa；样品台的旋转速度为10rpm，基片施加
‑
80V的负偏压；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张侃，吕航，杨丽娜，文懋，郑伟涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：