[发明专利]一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备

说明书

本发明提供了一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其解决了现有磁控溅射设备完成被测试样的上下两面的磁控溅射费时费力，工作效率低的技术问题，其设有反应腔室、翻转驱动装置，反应腔室内的底部设置有靶材，位于靶材的上方设置有承载夹持装置，用以承载夹持被测试样，承载夹持装置设置在反应腔室内，翻转驱动装置与传动轴的一端相连接，传动轴的另一端与承载夹持装置相连接；当被测试样的一面完成磁控溅射后，翻转驱动装置通过驱动传动轴带动承载夹持装置转动，使被测试样的另一面朝向靶材，实现靶材对被测试样的另一面的磁控溅射，可广泛应用于材料力学性能测量技术领域。

技术领域

本申请涉及材料力学性能测量技术领域，特别涉及一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备。

背景技术

随着微电子、微机械行业的发展，薄板微型构件的需求量越来越大，但是由于介观尺度下塑性变形的尺度效应的存在，使得金属薄板的塑性变形能力异于宏观条件，为改进塑性微成形工艺，需要对金属薄板介观尺度下的塑性变形行为进行系统的研究。

其中，由于弯曲工艺在薄板塑性微成形工艺中的所占比例较大，尤其是微型引线框架的成形过程中，微弯曲工艺更是承担着重要作用。宏观弯曲工艺中，板材上与一个表面发生压缩类变形，另一个表面发生伸长类变形。由于宽板在宽度方向的尺寸较大，宽度方向上的材料会相互限制其向宽度方向发生塑性流动，最终宽板的应变状态为平面应变状态，其厚度方向的横截面与原板材的横截面几乎相同，仍为矩形。而在窄板变形区中，由于其宽度方向上尺寸较小，宽度方向上的材料相互限制变形的能力较差，最终窄板变形区的应变状态为三向应变状态，窄板变形区在厚度方向上的横截面积会变为扇形。

而介观尺度下金属薄板的厚度(t)处于微米、亚微米尺度，其厚度方向上晶粒间的协调变形能力将直接影响材料的变形行为，导致薄板中宽板与窄板的应变演化都有异于宏观条件下宽板与窄板的应变演化行为，增加了微弯曲工艺成形性的不确定性。为优化微弯曲工艺，需要一种有效、准确的表征方法对微弯曲工艺中薄板的变形行为进行表征，研究薄板上下表面的应变演化行为、弯曲力学性能以及其回弹行为。

目前，介观尺度下的应变分布测量主要采用两种方法：

(1)激光测量与数字散斑全场应变测量方法。激光测量方法的原理是在试样表面进行标记引出形变，利用激光直线传播的特点来获取试样上标记区域的位移变化，而后通过计算确定激光照射处的应变。但是，由于弯曲工艺中的单弯、三点弯、四点弯中冲头直接与试样上表面接触，导致激光无法直接照射在试样表面，无法完成试样与冲头接触的表面的应变测量，而试样中与冲头不发生接触的表面下方的空间较为狭小，且无恒定光路存在，导致激光测量无法准确表征该表面的应变演化。

(2)数字散斑全场应变测量方法。该测量方法为目前较为优秀的应变测量方法，它的原理是通过测量喷漆上散斑点的位移来计算试样变形区各处的应变。该方法可实现测量变形过程中任意时刻的应变测量，且可以形成试样测量区域的应变云图。但是，该方法只适用于被测试样表面与测量镜头之间有着连续的光路，所以该方法同样无法完成试样与冲头接触的表面的应变测量，且由于介观尺度下薄板厚度较小，弯曲变形抗力较低，试样表面喷漆相对较厚，喷漆对于试样的弯曲力学性能与回弹性能影响较大，无法准确测量介观尺度下金属薄板的弯曲变形行为，使弯曲工艺的进一步优化受到限制。