电沉积法制备纳米晶铜及其变形行为研究

摘要

本文采用脉冲电沉积的方法，通过改变电源参数，优化电沉积工艺参数，分析了电流密度、电流频率和电流占空比对镀层组织和性能的影响，成功的制备了晶粒尺寸在30nm左右的纳米晶铜沉积层。利用扫描电子显微镜，观察了基底预处理时的表面形貌；利用X射线衍射计算了沉积层的平均晶粒尺寸；利用透射电子显微镜观察了沉积层的显微组织。通过对沉积层退火处理，得到不同晶粒尺寸的纳米晶铜，研究了晶粒长大的生长动力学，最后通过对沉积层的轧制变形，分析了轧制前后织构、晶粒尺寸和阻尼的变化，研究了晶粒尺寸对纳米晶铜塑性变形机制的影响。
　　对基底预处理工艺的研究表明，Al基底经过除油、碱蚀、出光和浸锌处理之后，选择合理的试验参数，可以得到与基底结合良好的沉积层。沉积层具有高的致密度、纯度和细小的晶粒。
　　脉冲电源的参数电流密度、频率和占空比都能影响沉积层的组织和性能。可以发现，随着电流密度的升高，沉积层的晶粒尺寸减小，显微硬度提高，但是电流效率下降，并且会影响沉积层的晶面择优取向；当电流频率升高时，晶粒尺寸会逐渐增加，电流效率也有所提高；随着电流占空比提高，晶粒尺寸有所升高，但是电流效率变化不大。
　　对沉积铜进行退火处理，研究了不同保温时间对晶粒长大的影响，计算了晶粒长大的动力学，实现了对晶粒尺寸长大的定量控制。
　　对不同晶粒尺寸沉积铜进行轧制变形，沉积铜显示了极好的塑性。通过分析轧制前后织构、晶粒尺寸和阻尼的变化，可以发现当晶粒尺寸比较小时，轧制之后沉积铜的{220}晶面的择优取向消失，晶粒尺寸较大时，却显示了和粗晶铜轧制之后同样的规律，该晶面的择优取向得到增强；随着晶粒尺寸的增加，沉积铜变形之后阻尼性能增加，但是低于粗铜轧制之后的阻尼性能；同时，随着纳米铜晶粒尺寸的增加，轧制变形之后其晶粒尺寸的变化越来越明显，这些都说明随着纳米铜晶粒尺寸的增加，塑性变形时其变形机制由晶界滑移和晶粒转动向位错运动发生转变。

目录

电沉积法制备纳米晶铜及其变形行为研究

PREPARATION OF ELECTRODEPOSITEDNANOCRYSTALLINE COPPER AND BEHAVIOR OFPLASTIC DEFORMATION

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 纳米材料概述

1.3 纳米材料的制备方法

1.4 电沉积技术概况

1.5 纳米材料变形机制的研究

1.6 本文研究的主要内容

第2章 试验材料与方法

2.1 试验材料与设备

2.2 镀层分析及测试

2.3 实验步骤概述

第3章 电沉积工艺参数的研究

3.1 引言

3.2 Al 的预处理工艺

3.3 电源参数对沉积层的影响

3.4 电沉积镀层组织和性能的分析

3.5 本章小结

第4章 晶粒尺寸对变形机制的研究

4.1 引言

4.2 纳米晶铜晶粒长大的控制

4.3 晶粒尺寸对变形机制的影响

4.4 本章小结

结论

参考文献

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