Теоретическое и экспериментальное исследование изгиба тонкой подложки при электролитическом осаждении

В работе развиваются теоретические и экспериментальные методы исследования искажений тонких подложек при электролитическом осаждении и накопления в них остаточных напряжений. Теоретические модели построены в рамках теории тел переменного материального состава. Тела, образованные в результате процесса осаждения, моделируются непрерывным семейством упругих тел, в которых, в силу процесса, возникают несовместные локальные деформации. Эти деформации являются внутренним источником напряжений и с формальной точки зрения эквивалентны полям распределенных дефектов. В отличие от классических постановок задач теории упругости, элементы семейства, представляющего тело переменного материального состава, не обладают глобальной натуральной (свободной от напряжений) формой. Вместо нее используется непрерывное семейство форм, свободных от напряжений лишь локально. Для математической формулировки задачи вводятся непрерывные семейства отсчетных, промежуточных, актуальных форм и соответствующие им семейства деформаций, локально представляющих импланты (локальные деформации элементов семейства отсчетных форм в промежуточные формы), и деформации, отображающие промежуточные формы в актуальные. Получены соотношения для напряжений и деформаций в телах переменного материального состава в предположении, что деформации малы, а перемещения удовлетворяют кинематическим гипотезам технической теории пластин. Сформулированы уравнения равновесия, включающие специфические члены, которые определяют «фиктивную» нагрузку, вызванную несовместностью локальных деформаций. Построены в аналитической форме решения соответствующих осесимметричных краевых задач для круглой в плане подложки при различных условиях закрепления и натяжения на опорном контуре, отражающие условия проведения эксперимента. С их помощью сформулированы теоретические распределения смещений поверхности подложки, предназначенные для идентификации несовместных деформаций, вызывающих ее изгиб в процессе осаждения. Экспериментальная измерительная установка построена по типу голографической схемы измерений поля перемещений в реальном времени. Процесс осаждения осуществлялся в цилиндрической камере при фланцевом закреплении катода. Электрохимический процесс реализовывался в сернокислом электролите. В результате сопоставления теоретических поверхностей прогиба с экспериментально определенными поверхностями найдены параметры, характеризующие усадку и натяжение подложки.