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激光辐照下铜薄膜疲劳损伤愈合特性研究

能昌刚  
【摘要】:近些年来,金属基以及硅基的微小构件的尺寸已明显趋向于微米甚至纳米。由于这些小尺寸材料在制备过程中以及随后的服役过程中受到循环应力的作用,而导致其性能下降甚至破坏。因此对这些疲劳和断裂问题的研究显得非常必要。 首先,将通过高精度微试件冲压剪切模具来制取铜薄膜试件,在MMT微疲劳试验系统上测定铜薄膜缺口试件的S-N曲线,分析了铜薄膜的疲劳性能。 其次,根据激光辐照下无疲劳损伤和存在50%疲劳损伤的铜薄膜疲劳寿命与激光参数之间的关系,寻找激光辐照的最优化参数。通过对比激光辐照前后铜薄膜的表面微观结构和断口形貌分析了激光辐照铜薄膜寿命提高的机理。 再次,对激光辐照铜薄膜的最佳愈合时机,愈合机理,激光二次辐照的疲劳性能进行了研究。研究发现铜薄膜的二次激光辐照也可以提高铜薄膜的疲劳寿命。 最后,拟合了愈合度与疲劳损伤,愈合度与应力之间的关系表达式,并对其转换得到激光辐照铜薄膜疲劳损伤愈合后剩余寿命的预测表达式。通过在不同应力下预制两种疲劳损伤的铜薄膜对剩余寿命预测表达式进行验证。


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