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电沉积纳米晶铜的工艺参数和拉伸性能研究

作　者: 沈轶
导　师: 江中浩
学　校: 吉林大学
专　业: 材料学
关键词: 纳米晶铜 pH值添加剂电流密度拉伸性能
分类号: TG115.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

近十几年来对电沉积纳米晶体的研究,发现电沉积纳米晶体具有其它普通晶体所不具有的优异性能,例如耐磨性、延展性、硬度、电阻、电化学性能以及耐腐蚀性等,并且制造电沉积纳米晶体也比较容易,因而其在科学技术上的应用前景是非常广阔的。本文选择直流电沉积方法来制备纳米晶铜,分别研究了pH值、添加剂、电流密度对沉积效果的影响,然后进行了拉伸试验,研究应变速率大小对拉伸性能的影响。实验得出结果:随着电解液pH值的升高,电沉积速率下降,沉积铜层(200)晶面的择优取向程度不断上升,晶粒尺寸逐渐减小;研究SeO2作为添加剂对直流电沉积纳米Cu的表面形貌、微观结构和硬度的影响,实验发现,加入0.02g/L的添加剂可使沉积层表面平整致密,沉积Cu层的(111)晶面择优取向程度上升,晶粒尺寸减小至28nm,显微硬度升至HV277;随着电流密度的增加,沉积速率明显升高,电流效率下降,当电流密度为3.2A/dm2时,可得到表面光亮致密的沉积层,平均晶粒尺寸为24nm,并具有明显的(111)织构,此时纳米铜的显微硬度可达HV297,约为粗铜硬度的6倍;室温下对平均晶粒尺寸56nm纳米铜进行单向拉伸试验,发现纳米铜的强度和韧性均随应变速率的升高而增大,特别是韧性的速率敏感十分显著。

全文目录

提要  4-7
第一章绪论  7-23
  1.1 引言  7
  1.2 纳米技术  7-8
  1.3 纳米材料  8-9
  1.4 纳米材料的特性、制备和力学行为  9-18
    1.4.1 纳米材料的特性  9-10
    1.4.2 纳米材料的制备方法  10-14
    1.4.3 纳米材料的力学行为  14-18
  1.5 电沉积技术  18-23
    1.5.1 电沉积纳米晶体的发展  18-19
    1.5.2 电沉积技术的特点  19-20
    1.5.3 电沉积纳米晶体的制备方法  20-21
    1.5.4 电沉积纳米晶体的应用前景  21-23
第二章实验部分  23-28
  2.1 实验目的  23
  2.2 实验材料及设备  23
  2.3 实验原理  23-24
  2.4 沉积层的形成  24
  2.5 沉积层与基体结合机理  24-25
  2.6 实验步骤  25-28
    2.6.1 镀液的配制过程  25-26
    2.6.2 实验装置示意图  26
    2.6.3 实验过程  26-28
第三章工艺参数对电沉积纳米晶铜的影响  28-45
  3.1 电解液PH 值对电沉积纳米晶铜的影响  28-31
    3.1.1 实验方法  28-29
    3.1.2 电解液pH 值对电沉积速率的影响  29-30
    3.1.3 电解液pH 值对镀层微观结构和晶粒尺寸的影响  30-31
    3.1.4 小结  31
  3.2 添加剂对电沉积纳米晶铜的影响  31-36
    3.2.1 实验方法  32
    3.2.2 添加剂对沉积层表面形貌的影响  32-34
    3.2.3 添加剂对沉积层微观结构和晶粒尺寸的影响  34-35
    3.2.4 添加剂对沉积层硬度的影响  35
    3.2.5 小结  35-36
  3.3 电流密度对电沉积纳米铜的影响  36-43
    3.3.1 实验方法  36-37
    3.3.2 电流密度对电沉积速率和电流效率的影响  37-38
    3.3.3 电流密度对沉积层表面形貌的影响  38-40
    3.3.4 电流密度对沉积层微观结构和晶粒尺寸的影响  40-42
    3.3.5 电流密度对沉积层硬度的影响  42-43
    3.3.6 小结  43
  3.4 本章结论  43-45
第四章电沉积纳米铜的应变速率对拉伸性能的影响  45-57
  4.1 样品制备  46-47
  4.2 结果和讨论  47-57
    4.2.1 显微组织  47-48
    4.2.2 拉伸性能  48-51
    4.2.3 表面和断口的形貌分析  51-54
    4.2.4 织构和位错密度变化  54-55
    4.2.5 本章结论  55-57
第五章结论  57-58
参考文献  58-64
摘要  64-66
ABSTRACT  66-69
致谢  69-70
导师及作者简介  70

电沉积纳米晶铜的工艺参数和拉伸性能研究

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