文章師兄開題報告

—課題來源及研究目的和IT、航空、航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，形成蓬勃發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。MEMS用微材 合金薄膜于MEMS中，可有效簡化MEMS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少裝配環(huán)節(jié)，優(yōu)化智能特性，應(yīng)用前景廣闊。目前，以MEMS為背景的 合金主要集中在TiNi 合金薄膜、NiMnGa和FePd磁性 和微開關(guān)等。已有研究表明，TiNi合金薄膜響應(yīng)頻率比體材料高2個數(shù)量級，最大可恢復(fù)應(yīng)變達(dá)6%。然而，盡管薄膜的響應(yīng)頻率比體材料有較大提高，但因受溫度場驅(qū)動，其響應(yīng)頻率也只能達(dá)10Hz左右，仍難以滿足微型機(jī)電系統(tǒng)日益材料仍然是MEMS 合金研究的重要任務(wù)磁性 合金兼具響應(yīng)頻率快、輸出應(yīng)變大的優(yōu)點(diǎn)，因而磁性 合金薄膜是一種極具發(fā)展前景的ES用智能材料以MES為應(yīng)用目的國內(nèi)外對inG、FPd等磁性 合金薄膜已開展了相關(guān)研究這些合金薄膜的磁感生應(yīng)變均由外磁場驅(qū)動馬氏體變體重排產(chǎn)生。盡管目前對上述磁性 合金薄膜的研究已取得了相當(dāng)成果但它們都存在磁感生應(yīng)變小(0.1)輸出應(yīng)力和輸出功低的缺點(diǎn)極大地限制了這些材料在ES中的應(yīng)用其原因在于外磁場作用下馬氏體變體重排的磁感生應(yīng)變行為在薄膜尺度上大為減弱。因此，尋求基于其它磁感生應(yīng)變機(jī)制的磁性形狀 合金薄膜是突破當(dāng)前ES用磁性 合金薄膜發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。與NiMnGa等傳統(tǒng)磁性 效應(yīng)，這都與MEMS發(fā)展要求十分吻合。據(jù)此，本項目提出發(fā)展基于磁場驅(qū)動馬氏體相變的磁性形狀合金薄膜的新思路。已有的研究表明，磁場對馬氏體相NiMnInNiMnIn合金相比，NiMnInCo合金NiMnInCo形狀對于MEMS的微智能化、集成化和多功能化有著重要的實際使用價值。NiMnInCo合金薄膜；點(diǎn)研究薄膜磁感生應(yīng)變及其影響因素與微觀機(jī)制，揭示工藝、化學(xué)成分、微觀NiMnInCo磁性形狀合金薄膜的設(shè)計原則，為新型磁性形狀合金薄二國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分有關(guān)MEMS用的合金，目前主要有TiNi、NiMnGa、FePd形狀合金薄膜。其中，以TiNi合金薄膜的研究最早、也最為深入[1-4]。、和歐洲等在TiNi合金薄膜的和應(yīng)用方面開展了大量的研究。TiNi合金薄膜已成功用于制造微泵、微閥、微和光開關(guān)等[5]。我國交通大學(xué)、大連理工大學(xué)、大學(xué)、吉林大學(xué)、大學(xué)、中國金屬以及哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位也iNi26%[6]左右，仍難以滿足微型機(jī)電系統(tǒng)日益發(fā)展的需求。NiMnGa、FePd等磁性合金薄膜也開展了相關(guān)研究[7-9]，這些合金束外延的方法在(001)GaAs襯底上Ni2MnGa鐵磁單晶薄膜。M.Ohtsuka[11]對摻雜FeNiMnGa效應(yīng)。M.Thomas等人[12]在(001)MgO襯底上外延生長出NiMnGa單晶薄膜，發(fā)現(xiàn)當(dāng)驅(qū)動薄膜馬氏體孿晶界面移動所需的應(yīng)力增大[14]。這兩方面原因使得目前在 穩(wěn)定性和重復(fù)性差等缺點(diǎn)在很大程度上限制了這種材料的應(yīng)用而FePd磁性 合金薄膜材料在MEMS中應(yīng)用的原因在于： 合金薄膜是突破當(dāng)前MEMS用磁性 金薄膜發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。與NiMnGa等傳統(tǒng)磁性 效應(yīng)，這都與MEMS發(fā)展要求十分吻合。因此，研究基 合金薄膜是MEMS用 磁場驅(qū)動馬氏體相變最早由K.Oikawa等人[15]在偏離正分配比的Ni46Mn41In13記Zeeman45KOe磁場作50K，從而實現(xiàn)磁場驅(qū)動可逆馬氏體相變。隨后，在NiMn（X=SnSb合金中也發(fā)現(xiàn)了磁驅(qū)動馬氏體相變現(xiàn)象[16,17]2006R.Kainuma和K.Oikawa等人[18]在NiMnInCo合金中通過磁場驅(qū)動馬氏體逆相變獲得了3%的恢復(fù)應(yīng)變高達(dá)100MPa的恢復(fù)力已有的研究磁場對馬氏體相變的驅(qū)動作用在NiMnInCoNiMnIn合金相比，NiMnInCo合金具有更窄的相nInoES的微智能化和高集成化有著重要的實際使用價值。本項研究就是在這一背景下提出的。、、目前，雖然、歐洲和對磁驅(qū)動馬氏體相變形狀合金已進(jìn)行了較多的研究，我國中國物理 大學(xué)航空航天大學(xué)、東學(xué)、上憶合金也進(jìn)行了大量的研究工作，但基于磁驅(qū)動馬氏體相變的形狀合金薄膜在國內(nèi)外尚未見。因此，本項目的研究對于發(fā)展新型MEMS用磁性形狀合金、、要研究內(nèi)NiMnInCo合金薄 工藝研 NiMnInCo合金薄膜的微觀組織結(jié),膜生長與晶化微觀機(jī)制，確定薄膜與后續(xù)優(yōu)化處理原則，均勻性好、性能NiMnInCo研究合金成分、工藝、晶化處理以及膜厚等對材料的磁學(xué)性能及磁感生應(yīng)四研究方案及進(jìn)度安排，預(yù)期達(dá)到的目在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，以濺射鍍膜為主，各測試儀器為輔的研究。對薄膜NiMnInCo合金薄膜采用射頻磁控濺射方法NiMnInCo磁性合金薄膜。采用能譜方法測量率及時間具有不同厚度的薄膜。利用掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡研究薄膜表面形貌，觀察薄膜生長情況，工藝對薄膜表面形貌的影響規(guī)律。NiMnInCo采用真空退火處理使薄膜晶化。采用DSC測試確定不同成分薄膜晶化溫度，利膜的晶化動力學(xué)；利用X射線衍射分析薄膜的相組成及相結(jié)構(gòu)。NiMnInCoNMnInCo合金薄膜的磁學(xué)性能進(jìn)行研究薄膜的飽和2009.9-2009.收集國內(nèi)外各種相關(guān)方向的資料，并對收集的資料進(jìn)行歸類分析，確定實2010.01-薄膜撰 揭示NiMnInCo形狀 五預(yù)計研究過程中可能遇到 和問題以及解決的措首先合金薄膜要通過磁控濺射的方法鍍在襯底上襯底的選材和 很重要襯底洗 不干凈就會影響到合金薄膜的結(jié)構(gòu)，襯底的附著率也要高一些，一面濺射的時候薄膜脫落，目前主要使用單晶Si、Nl晶體和玻璃等。 會影響到NiMnInCo形狀 ，對于以上要盡量克服，平時注意保持的環(huán)境衛(wèi)生條件，做實驗時注意節(jié)約材料，加強(qiáng)理論知識的儲備，提高理論水平，以理論指導(dǎo)實踐出性能好，參考文F.Q.Zhua,F.Y.Yang,C.L.Chien,L.Ritchie,G.Xiao,G.H.Wu,MagneticandThermalPropertiesofNi-Mn-GaShapeMemoryAlloywithMartensiticTransitionNearRoomTemperature,J.Magn.Magn.Mater.2005,288:79-83Ll.Ma?osa,X.Moya,A.nes,T.Krenke,M.Acet,E.F.Wassermann.Ni-Mn-basedMagneticShapeMemoryAlloys:MagneticPropertiesandMartensiticTransition.Mater.Sci.Eng.A.2008,A.Fujita,K.Fukamichi,F.Gejima,R.KainumaandK.Ishida.MagneticPropertiesandLargeMagnetic-field-inducedStrainsinOff-stoichiometricNi-Mn-AlHeuslerAlloys.Appl.Phys.Lett.2000,77(19):3054-3056S.Majumdar,V.K.Sharma,M.Manekar,RakeshKaul,K.J.S.Sokhey,S.B.RoyandP.Chaddah.MagneticandMartensiticTransitionsinNi-Fe-Gaalloy.SolidStateCommun.2005,136(2):85-88F.Masdeu,J.Pons,R.Santamarta,E.Cesari,J.Dutkiewicz.EffectofPrecipitatesontheStress-strainBehaviorunderCompressioninPolycrystallineNi-Fe-Gaalloys.Mater.Sci.Engi.A.2008,J.Dadda,H.J.Maier,I.Karaman,H.E.KaracaandY.I.Chumlyakov.PseudoelasticityatElevatedTemperaturesin[001]OrientedCo49Ni21Ga30SingleCrystalsunderCompression.ScriptaMater.2006,55(8):663-666Z.H.Liu,S.Y.Yu,H.Yang,G.H.Wu,Y.N.Liu.PhaseSeparationandMagneticPropertiesofCo-Ni-AlFerromagneticShapeMemoryAlloys.Intermetallics.2008,16(3):447-452B.Bartova,D.Schryvers,Z.Q.Yang,S.IgnacovaandP.Sittner.MicrostructureandPrecipitatesinAs-castCo38Ni33Al29ShapeMemoryAlloy.ScriptaMater.2007,57(1):37-40V.K.Sharma,M.K.ChattopadhyayandS.B.Roy.KineticArrestoftheFirstOrderAustenitetoMartensitePhaseTransitioninNi50Mn34In16:dcMagnetizationStudies.Phys.Rev.B.J.Dubowika,I.Go?ciańskab,Y.V.KudryavtsevcandA.Szlaferek.MagneticPropertiesandStructureofThinNi-Mn-SnFiandAlloys.J.Magn.Magn.Mater.2007,310(2):2773-2775I.Galanakis.ElectronicandMagneticPropertiesofthe(111)SurfacesofNiMnSb.J.Magn.Magn.Mater.2005,288:411-417T.KanomataandK.Ishida.Magnetic-field-inducedShapeRecoverybyReversePhaseTransformation.Nature.2006,439(7079):957-959H.E.Karaca,I.Karaman,B.Basaran,D.C.Lagoudas,Y.I.ChumlyakovandH.J.Maier.OntheStress-assistedMagnetic-field-inducedPhaseTransformationinNi2MnGaFerromagneticShapeMemoryAlloys.ActaMater.2007,55(13):4253-4269J.Pons,E.Cesari,C.Seguí,F.MasdeuandR.Santamarta.FerromagneticShapeMemoryAlloys:AlternativestoNi-Mn-Ga.Mater.Sci.Engi.A2008,481-482:57-65J.Pons,R.Santamarta,V.A.ChernenkoandE.Cesari.StructureoftheLayeredMartensiticofNi-Mn-GaAlloys.Mater.Sci.Engi.A2006,438-440:931-L.Righi,F.Albertini,L.Pareti,A.PaoluziandG.Calestani.Commensurateand 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