Coherent twin boundary (TB) is a planar defect that offers an ideal balance between strength and ductility in face-centered cubic (fcc) metals. However, albeit scant, it has been reported that specimens with high density of non-TB stacking faults (SFs) also exhibit unique mechanical behavior mediated by the interaction between SFs and dislocations. As an example, heavily-faulted nickel-molybdenum-tungsten (Ni-Mo-W) thin film has recently emerged as a promising structural material due to its exceptional uniaxial tensile strength. However, the practical reliability of a material depends heavily on its resilience against repeated cyclic loading. Therefore, this study delves into the fatigue properties of heavily-faulted Ni-Mo-W thin films prepared by direct-current (DC) sputter deposition. MEMS-fabricated freestanding thin films were subjected to tension-tension loading using a custom-built micro-mechanical tester. Ni-Mo-W thin films last much longer in the high cycle fatigue (HCF) regime compared to conventional nanocrystalline / nanotwinned films. Some conjectures are proposed to explain the hypothetical deformation mechanism that could not be lucidly substantiated in this study.
나노트윈 구조에 비해 알려진 바는 적으나, 적층결함이 다량 함유된 금속 또한 독특한 변형 메커니즘을 유발하여 기계적 물성을 향상시킨다는 연구 결과가 보고되었다. 예를 들어, 적층결함이 나노미터 이하 단위로 밀집된 니켈-몰리브데넘-텅스텐 (Ni-Mo-W) 합금 박막은 굉장히 높은 인장 강도를 선보여 유망한 구조재로써 주목받고 있다. 그러나 이 재료의 실질적인 신뢰성을 평가하기 위해서는 피로 물성을 이해해야 한다. 그러므로, 본 학위논문에서는 스퍼터 적층 결함이 다량 함유된 Ni-Mo-W 박막을 스퍼터 증착한 후 MEMS 공정을 통해 만든 기계적 실험용 시편으로 피로 시험을 진행하였다. Ni-Mo-W 박막은 기존 나노결정 / 나노트윈 박막보다 우월한 고주기 피로 수명을 보였으며, 미세구조적 변화를 실험적으로 관측하지는 못하였으나 몇 가지 가설을 토대로 변형 메커니즘에 대해 고찰하였다.
