Tiến Sĩ Tiêu chuẩn phá hủy của bề mặt chung giữa hai lớp vật liệu có chiều dày cỡ nanô mét

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NĂM 2015
Lý do chọn đề tài
Vật liệu đa lớp với chiều dày các lớp thành phần cỡ micrô, nanô mét hiện nay đang
được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như ngành công nghiệp ô tô, hàng
không và đặc biệt trong ngành công nghiệp vi cơ điện tử (MEMS, NEMS). Nhờ việc
ứng dụng vật liệu đa lớp, các thiết bị đang ngày càng được thu nhỏ, tích hợp thêm nhiều
chi tiết nhằm tăng thêm các tính năng. Trong quá trình chế tạo cũng như làm việc, tải
trọng tác dụng lên kết cấu, thiết bị từ nhiều nguồn khác nhau, ví dụ như ngoại lực, ứng
suất dư, nhiệt độ.v.v. Theo quan điểm cơ học, độ bền của bề mặt chung giữa các lớp vật
liệu thường là yếu, do sự biến dạng không đồng nhất giữa các lớp vật liệu, nên hiện
tượng bong tách cơ học có thể xảy ra dọc theo bề mặt chung. Hơn thế nữa, sự tách lớp
vật liệu thường bắt nguồn từ những vị trí tập trung ứng suất cao như ở cạnh tự do của bề
mặt chung giữa hai lớp vật liệu hay ở đỉnh vết nứt. Sự bong tách giữa các lớp vật liệu
này có thể gây ra lỗi chức năng hoặc nghiêm trọng hơn là phá hỏng thiết bị. Vì độ bền
bề mặt chung giữa các lớp vật liệu là một trong những chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng
đến độ ổn định, độ tin cậy làm việc và tuổi thọ của thiết bị, nên việc xác định tiêu chuẩn
phá hủy (độ bền phá hủy cơ học) của bề mặt chung giữa các lớp vật liệu là một việc làm
cần thiết.
Tiêu chuẩn phá hủy của bề mặt chung giữa các lớp vật liệu đã được nhiều nhà
nghiên cứu quan tâm. Với những kết cấu có kích thước dưới micrô mét, việc xác định
các tiêu chuẩn phá hủy còn xét đến một số yếu tố ảnh hưởng như chiều dày lớp vật liệu
thành phần, chất lượng bề mặt và góc ghép đôi giữa hai lớp vật liệu. Bên cạnh đó, quy
trình công nghệ chế tạo cũng như độ chính xác của các thiết bị thí nghiệm cũng đã được
thảo luận. Mặc dù, độ bền cơ học của bề mặt chung giữa các lớp vật liệu có chiều dày
dưới micrô mét đã được nhiều nghiên cứu đề cập, tuy nhiên việc xác định tiêu chuẩn
phá hủy vẫn còn nhiều vấn đề chưa được làm rõ và cần được tiếp tục nghiên cứu.
Ở một khía cạnh khác, độ bền của bề mặt chung giữa các lớp vật liệu mỏng (kích
thước dưới micrô mét) đang được các nhà sản xuất linh kiện rất chú ý và đây là một vấn
đề thời sự hiện nay. Trong khi đó, nghiên cứu về tiêu chuẩn phá hủy của bề mặt chung
giữa các lớp vật liệu có chiều dày cỡ micrô và nanô mét là một lĩnh vực nghiên cứu
mới, nhưng cũng thật sự cần thiết ở Việt Nam.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, quá trình tổng hợp và phân tích các kết quả của các



nghiên cứu hiện có về tiêu chuẩn phá hủy của bề mặt chung giữa hai lớp vật liệu, nghiên
cứu đã chọn đề tài là:
“Tiêu chuẩn phá hủy của bề mặt chung giữa hai lớp vật liệu có chiều dày cỡ
nanô mét”.
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xác định tiêu chuẩn phá hủy của bề mặt chung
giữa hai lớp vật liệu có chiều dày cỡ micrô, nanô mét với các nội dung cụ thể sau:
(1) Xây dựng tiêu chuẩn phá hủy của bề mặt chung giữa hai lớp vật liệu có vết nứt
ban đầu.
(2) Xác định tiêu chuẩn phá hủy của bề mặt chung giữa hai lớp vật liệu chưa có vết
nứt ban đầu.
(3) Thiết lập tiêu chuẩn phá hủy của bề mặt chung giữa hai lớp vật liệu có vết nứt
ban đầu dưới tác dụng của tải trọng có chu kỳ.