一种测试力/电耦合场下金属薄膜疲劳寿命的方法

摘要

本发明公开了一种测试力/电耦合场下金属薄膜疲劳寿命的方法，将金属薄膜沉积在聚酰亚胺等柔性基板上，其目的在于这种柔性基板材料的选择能够可以实现循环应力的加载。在加载过程中，极其微小的拉伸载荷将使金属薄膜产生屈服，而柔性基底则仍处于弹性变形阶段，当卸载时，已经屈服的金属薄膜内部将产生压缩应力，从而实现金属薄膜的拉-压疲劳循环加载。金属薄膜上电载荷的施加方法由滚筒式接触装置实现。在金属薄膜上同时施加循环应力和电载荷后，利用恒载荷幅或载荷幅控制下金属薄膜位移幅的突变来表征金属薄膜疲劳损伤的形成，并给出其疲劳寿命。本发明可以人为地模拟实际工况下金属薄膜的多场耦合服役情况，实现了多场疲劳寿命测试。

主权项

1、测试力/电耦合场下金属薄膜疲劳寿命的方法，其特征在于，所述的金属薄膜是指铜膜或铝膜，包括以下步骤：(1)采用磁控溅射沉积方法将铜膜或铝膜沉积在非导电柔性基板材料上形成试样，非导电柔性基板材料弹性应变≥5％；铜膜或铝膜厚度200纳米-20微米；沉积工艺参数为：溅射功率120-180W；溅射偏压-60--80V；本底气压3.0×10-3-4.5×10-3Pa；工作Ar气压0.5-1.5Pa；(2)将试样水平放置于微拉力实验机上，拉伸卡头分别夹持试样两端，将滚筒式接触装置紧紧地与铜膜或铝膜相接触，两个滚筒分别与电流施加装置的两极相连接，构成电流回路，同时施加电载荷和力载荷，其中电压量程为12V，而应力幅为0-250N；(3)由微拉力实验机直接测得不同循环周次n下的应变幅Δε，绘制n-Δε曲线，由应变幅Δε发生突变即为疲劳失效的判据得到该循环力场/电场耦合作用下该铜膜或铝膜的疲劳寿命。