[发明专利]一种评价Cu系金属纳米多层膜材料附着性能的方法

权利要求书

1.一种评价Cu系金属纳米多层膜材料附着性能的方法，其特征在于，采用纳米压痕法，以层片状薄膜试样作为测试样品，采用三棱锥金刚石压头进行加载试验；压入试验结束后，采用聚焦离子束技术观察压痕截面形貌，并测得界面径向裂纹的长度a之后，可以利用下述公式(1)计算金属纳米多层膜材料的断裂韧性G；

$G=\frac{(1-v){\mathrm{H\σ}}_r^2}{E}c\[(1-\frac{{\mathrm{\σ}}_c^2}{{\mathrm{\σ}}_r^2})+\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_v^2}{{\mathrm{\σ}}_r^2}\right)(\frac{2{\mathrm{\σ}}_c}{{\mathrm{\σ}}_v}+\frac{1+v}{2c}-1)\]---\left(1\right)$

其中E,H,v分别是薄膜的弹性模量，膜厚和泊松比；σ_r是薄膜的残余应力；c,σ_v和σ_c分别由以下公式(2)，(3)和(4)得到：

c＝[1+0.902(1-v)]^-1 (2)

${\mathrm{\σ}}_v=\frac{2.5{\mathrm{Eh}}_p^3}{\mathrm{\π}(1-v)a^{2}H}---\left(3\right)$

${\mathrm{\σ}}_c=\frac{kE}{12(1-v^2)}{\left(\frac{h^{*}}{a}\right)}^2---\left(4\right)$

其中，h_p是塑性变形的深度，由实时监测纳米压入过程的载荷-位移曲线得到；a是界面径向裂纹的长度；k是常数为42.67；h^*是指多层薄膜变形中单根位错环扫过的薄膜层的厚度，取决于一次热激活变形中参与变形的薄膜层数。