论文摘要
本文采用离子束溅射法（IBS）和磁控溅射法（MS）在青铜、紫铜和聚酰亚胺基片上溅射沉积 TbDy-Fe 和 Sm-Fe 薄膜。通过改变基片状态、工艺参数以及薄膜退火热处理等手段改变薄膜的应力、结构,达到改善磁致伸缩性能目的;通过 XRD、TEM、SEM以及振动-位移测量仪器等现代测试手段分析其表面形貌、组织结构以及磁致伸缩性能;设计改装了一套基片曲率显微观测装置用于测量非晶 RGM 薄膜试样的曲率半径并计算薄膜应力,分析探讨了使用该装置测量计算曲率半径的随机误差与系统误差,并在此基础上进一步分析了薄膜应力的相对误差;分析探讨了薄膜的应力大小和退火晶化对 RGMFs 磁致伸缩性能的影响。实验结果表明: 1.不同溅射角度下制备的 TbDy-Fe和 Sm-Fe薄膜表面都是致密的,膜-基结合良好,薄膜厚度在溅射角度分别为42.5o、45o、47.5o时,呈现规律性变化,随着溅射角度增大,沉积速率增大。 2.采用 IBS 法在青铜基片上溅射沉积 TbDy-Fe GMFs 和 Sm-Fe GMFs 时,在沿平行轧制方向截取的基片上溅射沉积的薄膜应力值分别大约为 400-500 MPa 和 450-550 MPa,而在沿垂直轧制方向截取的基片上溅射沉积的薄膜应力值分别大约为 200-300 MPa 和 150-200 MPa,均为负值,是压应力;在沿平行轧制方向截取的退火态基片上溅射沉积薄膜与未退火态基片相比,应力值有所降低,而在沿垂直轧制方向截取的退火态基片上溅射沉积的薄膜应力值与未退火态相比则有所增大。从薄膜应力和磁伸性能的实验结果可以看出,随着TbDy-Fe GMFs 压应力增大,不管是在低磁场还是高磁场下,磁伸系数均呈下降趋势;随着 Sm-Fe 薄膜压应力值的增大,其低场下的磁伸性能得到改善。 3.在实验条件下,采用 MS法在青铜基片上溅射沉积的 Sm-Fe 薄膜是以非晶为主的混晶态结构,表面光滑均匀,薄膜应力值大约为 700-900 MPa,为压应力,大于IBS法溅射沉积薄膜的应力值;随着工作气压的增大,Sm-Fe 薄膜的压应力呈下降趋势,其磁致伸缩性能（低磁场磁伸性能和高场磁伸系数）均得到明显提高,优于相同基片状态下 IBS 法溅射沉积 Sm-Fe 薄膜的磁伸性能。 4.制备态的 TbDy-Fe 薄膜及其经 400℃以下的退火处理后仍为非晶态结构,在400℃退火处理时开始晶化,出现衍射斑点,随温度增大晶粒数目越多,晶粒度越大;TbDy-Fe 薄膜在 200 ℃退火处理后,其磁伸性能得到提高,（dλ dH ）0.2T=32.20×10-4T-1,其饱和磁伸系数λs =11.04×10-4;随着退火温度升高,由于薄膜在退火热处理中可能被氧化以及受到热疲劳等因素影响,磁伸性能不断下降。