纳米金属多层膜材料由于其优异的力学和物理性能,已成为目前高性能微元器件、微机电系统的核心材料体系,其在复杂的微加工制备、服役过程中的变形与损伤行为是导致系统失效的关键因素。然而,大多关于纳米金属多层膜材料力学性能的研究往往只侧重于材料中最典型的界面,而忽略了其他结构/类型的界面。本论文选取交替叠层轧制制备的Cu/V纳米多层膜,利用透射电子显微镜和能谱分析系统地研究了其界面结构,发现了 Cu/V纳米多层膜中的界面过渡区并揭示了其形成机制;在此基础上,利用原位纳米力学测试技术系统研究了不同种类界面对于Cu/V纳米多层膜形变和断裂行为的影响。本论文主要研究内容如下:利用交替叠层轧制的方式制备了平均层厚为80纳米、层厚比为1的Cu/V纳米多层膜材料。显微结构表征表明,该多层膜中存在着两种主要的界面。第一种界面元素区分明显、界面平直,称为平直界面(或平直界面)。界面两侧典型的取向关系为[110]Cu‖[111]V,此晶体学取向决定了界面两侧滑移系连续性较好。第二种界面为厚度约5.2纳米、长度占界面总长度百分之三十的界面过渡区,其典型的界面结构是[130]Cu ‖[001]ITZ ‖[110]V。高分辨透射电镜表征显示,界面过渡区拥有较为完整的体心立方结构,晶格常数约为3.08埃米,其内部存在着大量的晶体学位错以及晶格畸变,个别区域还保留了 FCC结构的铜原子团簇。成分分析表明,界面过渡区内发生了 Cu、V元素混合现象,其本质是以钒为基体、铜为固溶元素形成的过饱和固溶体。该过饱和固溶体的形成是通过机械合金化的作用发生的。界面过渡区处[130]Cu‖[110]V取向的界面严重阻碍位错的运动,高密度位错在有限范围内的反应生成了大量的空位,为铜原子的扩散提供了便利。原位纳米力学测试表明界面结构对Cu/V纳米多层膜塑性变形和断裂有重要影响。平直界面处会使裂纹在扩展过程中会不断改变方向,从而对裂纹扩展起到一定的阻碍作用。而界面过渡区则通过诱发界面微裂纹的方式对多层膜的断裂有一定促进作用。界面过渡区处萌生微裂纹的原因有三:第一,界面过渡区两侧的滑移系连续性较差,先变形的铜片层无法有效发挥协同钒片层变形的作用,导致界面过渡区发生严重的变形不匹配,容易诱发应力集中和界面微裂纹;第二,界面过渡区与铜片层的界面结合力较弱,变形过程中容易发生界面开裂;第三,界面过渡区两侧的滑移系连续性较差,使得来自铜片层的位错大量地在界面过渡区位置反应、湮灭,形成了高密度的空位缺陷,其在界面过渡区附近富集导致微裂纹的生成。本论文的研究揭示了 Cu/V纳米多层膜中界面过渡区的结构与组成,并通过原位力学试验对比了界面过渡区与平直界面对Cu/V纳米多层膜材料力学行为的不同影响。本论文中的发现可以引起学术界对于广泛存在于不同种类的纳米金属多层膜材料中非典型界面的重视,并为研究界面结构与纳米金属多层膜材料力学响应的关系提供了新思路。