中文摘要：

随着低维材料的发展，材料的特征尺寸逐渐降低到微米级甚至更低，使材料各力学性能的尺寸效应问题日益突出。本项目拟通过纳米压痕法检测金属薄膜的室温蠕变性能，研究压痕形貌和压头下端及周边的位错组态，揭示压痕法蠕变的微观变形机制；阐明压痕尺寸效应与室温压痕蠕变性能的关联；并给出室温压痕蠕变性能的控制因素及评价方法，得到压痕蠕变性能随尺寸效应变化的规律及相应的位错机制。旨在为纳米压痕技术应用于薄膜等低维材料的

结论摘要：

本课题通过纳米压痕法，从试样外形、压痕尺寸及材料晶粒尺寸等三个方面研究了金属薄膜的近室温压痕蠕变性能，给出相应的表征方法和控制参量。建立了纳米压痕蠕变的量化表征方法，使之与传统拉伸蠕变测量的应力－应变率关系相对应。通过升温试验及激活能和激活体积的计算分析，提出了压入过程中产生的"压头－试样"新生界面上的空位扩散为纳米压痕蠕变的控制变形机制。揭示了压痕蠕变尺寸效应与硬度压痕尺寸效应的不同，发现纳米压痕蠕变尺寸效应变化趋势与硬度压痕尺寸效应完全相反，即高硬度下蠕变更显著，利用新生界面扩散扩散机制可很好解释这一现象。晶粒尺寸对压痕蠕变性能的贡献受压痕尺寸的影响在压入深度较浅时，蠕变行为与晶粒尺寸无关，只有当压入深度较深且晶粒尺寸小于或与压痕尺寸相当时，晶界扩散对变形的贡献才显现。在无膜/基界面效应时蠕变行为对膜厚不敏感，而引入膜/基效应则导致薄膜的弹塑性变形区失去自相似特性，无法得到严格定义的压痕蠕变应变率，因此需引入数值模拟做进一步的研究。