2.2 多层膜延性及断裂行为
图 4 所示为调制周期分别为 25 nm 和 50 nm 的Cu/Nb 纳米多层膜裂纹萌生临界应变(εc)随调制比的变化规律。由图 4 可以看出，在调制波长一定的情况下，多层膜的延性随着调制比的增加而单调减小。从图 4 中可以看出，当调制比小于 0.5 时，调制周期为25 nm 的Cu/Nb 多层膜的延性高于调制周期为50 nm的 Cu/Nb 多层膜的;反之，当调制比大于 0.5 时，后者的延性低于前者的。
Cu/Nb多层膜在变形过程中，微 裂纹始于脆相Nb层中，进一步的扩展则受到周围延性较好的 Cu 层的抑制 [5] 。而微裂纹扩展能否被抑制取决于以下两方面因素：裂纹尖端的应力场强度因子(ISF)和 Cu 层塑性变形对微裂纹扩展的抑制作用。其中铜层的塑性变形能力随着厚度的增加而提高。而 Nb 层中形成的微裂纹的ISF与 h Nb 存在一个比例关系，即 随着Nb层厚度的减小，ISF 也减小。因此，以上两方面综合作用的结果导致Cu/Nb 多层膜的延性随着调制比的减小而增加。与调制周期是 50nm 的Cu/Nb 多层膜相比，调制波长为25nm的多层膜中Nb层的ISF明显较小，而铜层的塑性变形能力相差不大。当调制比较小(小于0.5)时，Cu 层具有足够的塑性变形能力来阻止裂纹的扩展，因此，λ=25 nm 的多层膜延性更好。而调制比较大(大于 0.5)时，Cu 层很薄，位错在亚层中难以形核运动，导 致Cu层出现韧脆转变(Cu层相当于一种脆性层) [17] ，此 时多层膜的结合相当于两种脆性材料的叠加，含有更多界面的λ=25 nm 的多层膜延性反而不如λ=50 nm 的多层膜。
利用FIB 截面定量表征技术观察拉伸试样的裂纹形貌(见图5)，分析其断裂方式。由FIB 截面照片可以看出，Cu/Nb 多层膜中，裂纹的扩展方向与膜基界面存在一个断裂角度q，如图5(a)所示。Cu/Nb 多层膜呈现不同的断裂模式——剪切型断裂(见图5(a))、张 开型断裂(见图 5(b))以及张开与剪切的混合断裂模式。且当调制比小于 1 时，Cu/Nb 多层膜呈现剪切型断裂;当调制比大于 1 时，Cu/Nb 多层膜呈现张开型断裂;当调制比等于1时，C u/Nb多层膜呈现张开+剪切型断裂。
