文章师兄开题报告

—课题来源及研究目的和IT、航空、航天、生物医学等领域，形成蓬勃发展的高新技术产业。MEMS用微材 合金薄膜于MEMS中，可有效简化MEMS系统的结构，减少装配环节，优化智能特性，应用前景广阔。目前，以MEMS为背景的 合金主要集中在TiNi 合金薄膜、NiMnGa和FePd磁性 和微开关等。已有研究表明，TiNi合金薄膜响应频率比体材料高2个数量级，最大可恢复应变达6%。然而，尽管薄膜的响应频率比体材料有较大提高，但因受温度场驱动，其响应频率也只能达10Hz左右，仍难以满足微型机电系统日益材料仍然是MEMS 合金研究的重要任务磁性 合金兼具响应频率快、输出应变大的优点，因而磁性 合金薄膜是一种极具发展前景的ES用智能材料以MES为应用目的国内外对inG、FPd等磁性 合金薄膜已开展了相关研究这些合金薄膜的磁感生应变均由外磁场驱动马氏体变体重排产生。尽管目前对上述磁性 合金薄膜的研究已取得了相当成果但它们都存在磁感生应变小(0.1)输出应力和输出功低的缺点极大地限制了这些材料在ES中的应用其原因在于外磁场作用下马氏体变体重排的磁感生应变行为在薄膜尺度上大为减弱。因此，寻求基于其它磁感生应变机制的磁性形状 合金薄膜是突破当前ES用磁性 合金薄膜发展瓶颈的关键。与NiMnGa等传统磁性 效应，这都与MEMS发展要求十分吻合。据此，本项目提出发展基于磁场驱动马氏体相变的磁性形状合金薄膜的新思路。已有的研究表明，磁场对马氏体相NiMnInNiMnIn合金相比，NiMnInCo合金NiMnInCo形状对于MEMS的微智能化、集成化和多功能化有着重要的实际使用价值。NiMnInCo合金薄膜；点研究薄膜磁感生应变及其影响因素与微观机制，揭示工艺、化学成分、微观NiMnInCo磁性形状合金薄膜的设计原则，为新型磁性形状合金薄二国内外在该方向的研究现状及分有关MEMS用的合金，目前主要有TiNi、NiMnGa、FePd形状合金薄膜。其中，以TiNi合金薄膜的研究最早、也最为深入[1-4]。、和欧洲等在TiNi合金薄膜的和应用方面开展了大量的研究。TiNi合金薄膜已成功用于制造微泵、微阀、微和光开关等[5]。我国交通大学、大连理工大学、大学、吉林大学、大学、中国金属以及哈尔滨工业大学等单位也iNi26%[6]左右，仍难以满足微型机电系统日益发展的需求。NiMnGa、FePd等磁性合金薄膜也开展了相关研究[7-9]，这些合金束外延的方法在(001)GaAs衬底上Ni2MnGa铁磁单晶薄膜。M.Ohtsuka[11]对掺杂FeNiMnGa效应。M.Thomas等人[12]在(001)MgO衬底上外延生长出NiMnGa单晶薄膜，发现当驱动薄膜马氏体孪晶界面移动所需的应力增大[14]。这两方面原因使得目前在 稳定性和重复性差等缺点在很大程度上限制了这种材料的应用而FePd磁性 合金薄膜材料在MEMS中应用的原因在于： 合金薄膜是突破当前MEMS用磁性 金薄膜发展瓶颈的关键。与NiMnGa等传统磁性 效应，这都与MEMS发展要求十分吻合。因此，研究基 合金薄膜是MEMS用 磁场驱动马氏体相变最早由K.Oikawa等人[15]在偏离正分配比的Ni46Mn41In13记Zeeman45KOe磁场作50K，从而实现磁场驱动可逆马氏体相变。随后，在NiMn（X=SnSb合金中也发现了磁驱动马氏体相变现象[16,17]2006R.Kainuma和K.Oikawa等人[18]在NiMnInCo合金中通过磁场驱动马氏体逆相变获得了3%的恢复应变高达100MPa的恢复力已有的研究磁场对马氏体相变的驱动作用在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着重要的实际使用价值。本项研究就是在这一背景下提出的。、、目前，虽然、欧洲和对磁驱动马氏体相变形状合金已进行了较多的研究，我国中国物理 大学航空航天大学、东学、上忆合金也进行了大量的研究工作，但基于磁驱动马氏体相变的形状合金薄膜在国内外尚未见。因此，本项目的研究对于发展新型MEMS用磁性形状合金、、要研究内NiMnInCo合金薄 工艺研 NiMnInCo合金薄膜的微观组织结,膜生长与晶化微观机制，确定薄膜与后续优化处理原则，均匀性好、性能NiMnInCo研究合金成分、工艺、晶化处理以及膜厚等对材料的磁学性能及磁感生应四研究方案及进度安排，预期达到的目在充分调研的基础上，以溅射镀膜为主，各测试仪器为辅的研究。对薄膜NiMnInCo合金薄膜采用射频磁控溅射方法NiMnInCo磁性合金薄膜。采用能谱方法测量率及时间具有不同厚度的薄膜。利用扫描隧道显微镜、原子力显微镜研究薄膜表面形貌，观察薄膜生长情况，工艺对薄膜表面形貌的影响规律。NiMnInCo采用真空退火处理使薄膜晶化。采用DSC测试确定不同成分薄膜晶化温度，利膜的晶化动力学；利用X射线衍射分析薄膜的相组成及相结构。NiMnInCoNMnInCo合金薄膜的磁学性能进行研究薄膜的饱和2009.9-2009.收集国内外各种相关方向的资料，并对收集的资料进行归类分析，确定实2010.01-薄膜撰 揭示NiMnInCo形状 五预计研究过程中可能遇到 和问题以及解决的措首先合金薄膜要通过磁控溅射的方法镀在衬底上衬底的选材和 很重要衬底洗 不干净就会影响到合金薄膜的结构，衬底的附着率也要高一些，一面溅射的时候薄膜脱落，目前主要使用单晶Si、Nl晶体和玻璃等。 会影响到NiMnInCo形状 ，对于以上要尽量克服，平时注意保持的环境卫生条件，做实验时注意节约材料，加强理论知识的储备，提高理论水平，以理论指导实践出性能好，参考文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.Mañosa,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.Gościańskab,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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