单晶铜

摘要： 使用开源分子动力学模拟软件,建立了单晶铜三体磨料磨损的分子动力学模型,模拟不同水膜厚度和载荷下单晶铜三体磨料磨损的过程,分析了在水膜厚度和载荷对单晶铜基体磨料磨损的磨损机制和磨损率.结果表明:无水膜时,磨料直接压入单晶铜基体,随着载荷的增大,基体被磨损的铜原子大幅度增加.在一定载荷下,由于水膜具有优异的承载和润滑作用,随着水膜厚度的增大,单晶铜基体磨损率减小.在一定水膜厚度下,随着载荷的增大,磨料压穿水膜与基体直接接触,且磨料与基体间的作用力随载荷增大而增大,故基体的磨损率增大.

摘要： 采用离散位错动力学法(DDD)以及晶体塑性有限元法(CPFEM)对单晶(001)、(011)和(111)晶面进行纳米压痕模拟研究。分别分析了载荷-位移曲线、弹性模量、纳米硬度以及弹性回复率与晶粒取向和压入深度的关系。DDD和CPFEM的模拟结果均表明:压痕硬度均随压入深度的减小而增大,呈现明显的尺寸效应。不同的是DDD的模拟结果显示:不同压入晶面的硬度关系为(111)晶面>(001)晶面>(011)晶面,呈现明显的取向效应。而CPFEM的模拟结果显示:不同压入晶面的硬度大致相同。此外,DDD模拟相对于CPFEM模拟结果,得到3个压痕面的压痕响应差异较大。两种方法模拟结果的差异主要是因为模拟尺度的不同,DDD模拟的尺度较小,其硬度响应与位错结构紧密相关。而CPFEM相对唯象,其模拟的尺度较大,微结构敏感特性不明显。

摘要： 使用开源分子动力学模拟软件,建立了单晶铜三体磨料磨损的分子动力学模型,模拟不同水膜厚度和载荷下单晶铜三体磨料磨损的过程,分析了在水膜厚度和载荷对单晶铜基体磨料磨损的磨损机制和磨损率。结果表明:无水膜时,磨料直接压入单晶铜基体,随着载荷的增大,基体被磨损的铜原子大幅度增加。在一定载荷下,由于水膜具有优异的承载和润滑作用,随着水膜厚度的增大,单晶铜基体磨损率减小。在一定水膜厚度下,随着载荷的增大,磨料压穿水膜与基体直接接触,且磨料与基体间的作用力随载荷增大而增大,故基体的磨损率增大。

摘要： 采用离散位错动力学法(DDD)以及晶体塑性有限元法(CPFEM)对单晶(001)、(011)和(111)晶面进行纳米压痕模拟研究.分别分析了载荷-位移曲线、弹性模量、纳米硬度以及弹性回复率与晶粒取向和压入深度的关系.DDD和CPFEM的模拟结果均表明:压痕硬度均随压入深度的减小而增大,呈现明显的尺寸效应.不同的是DDD的模拟结果显示:不同压入晶面的硬度关系为(111)晶面＞(001)晶面＞(011)晶面,呈现明显的取向效应.而CPFEM的模拟结果显示:不同压入晶面的硬度大致相同.此外,DDD模拟相对于CPFEM模拟结果,得到3个压痕面的压痕响应差异较大.两种方法模拟结果的差异主要是因为模拟尺度的不同,DDD模拟的尺度较小,其硬度响应与位错结构紧密相关.而CPFEM相对唯象,其模拟的尺度较大,微结构敏感特性不明显.

摘要： 对比考察了多晶及单晶铜与钢配副,在油润滑条件下,不同载荷和速度下的摩擦磨损性能;3.5％NaCl溶液中的耐腐蚀性能.研究表明,润滑油条件下单晶铜与多晶铜的摩擦系数差别不明显,但多晶铜的磨损量相对较小,磨损表面塑性变形较轻,即多晶铜的耐磨性能优于单晶铜.多晶及单晶铜在3.5％NaCl溶液中浸泡腐蚀后,腐蚀速率随着腐蚀时间的增加而加快.单晶铜的腐蚀速率低于多晶铜,表面腐蚀坑比多晶铜小,说明单晶铜在3.5％NaCl溶液中比多晶铜具有较强的耐蚀性.

摘要： 针对亚微米尺度晶体元器件在加工和服役中出现的反常力学行为和动态变形等问题,基于离散位错动力学理论建立了单晶铜塑性变形过程的二维离散位错动力学模型.该模型考虑外加载荷、位错间相互力和自由表面镜像力对位错的作用机制,引入了截断位错速度准则.与微压缩实验对比验证了模型的正确性,并且能够描述力加载描述的位错雪崩现象.应用该模型分析了不同加载方式和应变率下位错演化及力学行为,结果表明:当外部约束为力加载和位移加载时,应力应变曲线分别呈现出台阶状的应变突增和锯齿状的应力陡降,位错雪崩效应的内在机制则分别归结为位错速度的随机性和位错源开动的间歇性;应变率在102 ～ 4×104 s-1范围内,单晶铜屈服应力的应变率敏感性发生改变,位错演化特征由单滑移转变为多滑移面激活的均匀变形,位错增殖逐渐代替位错源激活作为流动应力的主导机制.

摘要： 采用纳米压痕测量仪对、、不同取向的单晶铜进行了微纳米尺度纳米压痕试验,并对其硬度、约化弹性模量及卸载过程形貌等进行了对比分析.结果表明:在微纳米尺度下,不同取向单晶铜硬度值存在明显的尺寸效应,当压入深度小于30 nm时,单晶铜的硬度值随着压入深度的增加而增大,随后随着压入深度的增加而逐渐减小至0.8 GPa左右.取向单晶铜的约化弹性模量值最大,取向次之,取向最小;、、取向单晶铜的卸载表面均出现明显的堆积现象,其中取向单晶铜出现明显的二维对称堆积形貌,取向单晶铜的弹性恢复位移最大,而取向单晶铜的弹性恢复位移最小.

摘要： 采用离散位错动力学法(DDD)以及晶体塑性有限元法(CPFEM)对单晶(001)、(011)和(111)晶面进行纳米压痕模拟研究.分别分析了载荷-位移曲线、弹性模量、纳米硬度以及弹性回复率与晶粒取向和压入深度的关系.DDD和CPFEM的模拟结果均表明:压痕硬度均随压入深度的减小而增大,呈现明显的尺寸效应.不同的是DDD的模拟结果显示:不同压入晶面的硬度关系为(111)晶面＞(001)晶面＞(011)晶面,呈现明显的取向效应.而CPFEM的模拟结果显示:不同压入晶面的硬度大致相同.此外,DDD模拟相对于CPFEM模拟结果,得到3个压痕面的压痕响应差异较大.两种方法模拟结果的差异主要是因为模拟尺度的不同,DDD模拟的尺度较小,其硬度响应与位错结构紧密相关.而CPFEM相对唯象,其模拟的尺度较大,微结构敏感特性不明显.

摘要： 四棱锥光功能织构模芯加工质量决定其压印织构膜的表面质量.分析单晶铜各个晶面的结合力,采用结合力最小的(111)晶面构建四棱锥织构的4个侧面,并规划四棱锥织构模芯的切削方案.选择不同基准面加工单晶铜样件,得到(100),(110)和(111)三种晶面的平均表面粗糙度分别为:8.19 nm,9.75 nm,6.08 nm.分析得出4个侧面均为(111)晶面的四棱锥光功能织构模芯表面质量最佳,其平均粗糙度可达6.57 nm,利用逆反射比表面积Ks评价其形状误差,Ks值平均为96.6％,满足四棱锥光功能织构模芯的加工质量要求.

摘要： 为了既实现单晶铜的有效连接,又尽量不损失单晶高纯铜的导电性能,采用冷压焊对单晶铜进行连接,研究了压缩量对接头组织性能的影响规律.结果表明,在单晶铜冷压焊连接过程中,当压缩量较小时,不能形成有效的连接接头.当压缩量达到一定值,便能形成有效的连接接头,沿接头轴向方向的母材区和变形区仍保持单晶结构,但取向发生了改变.随着变形量的增加,接头的连接界面处单晶组织结构破坏,接头处细小的再结晶晶粒数量先增加后减少,由大量取向各异的细小晶粒以及形变带结构组成.连接界面处的晶粒尺寸逐渐减小,接头的抗拉强度先增加后略有减小,接头的导电性良好.

摘要： 水膜对于纳米材料的弹塑性转变、位错形核扩展以及弹性回复等性能具有重要影响.然而,目前此方面研究较少且其性能变化的微观机理缺乏,制约了纳米材料的广泛应用.为此,研究工作采用分子动力学方法研究了不同润湿度(水层厚度)下球形金刚石压头在单晶铜表面的纳米压痕行为,通过分析不同润湿度下的载荷-压深曲线、作用力与压深的关系、单晶铜表面及内部位错结构演化过程,系统讨论了水膜存在时单晶铜弹塑性转变的微观作用机制.结果表明,单晶铜表面水膜的存在极大地阻碍了压头与基底的直接接触,水膜厚度的增加促使单晶铜弹塑性转变的压力减小、层错充分扩展.相同压深下,压头与单晶铜之间的水层通过压力传递改变了压头与单晶铜直接接触时的压力传递方式,因而导致位错扩展存在差异:水膜的存在为位错向单晶铜内部扩展提供了更大的能量,位错成核、扩展更充分,位错密度更大.

摘要： 本文选取含点缺陷单晶铜作为代表性材料，用分子动力学方法研究不同点缺陷比例情况下单晶铜的动态响应过程。通过建立含点缺陷单晶铜的MD模型，考察和分析了点缺陷对单晶铜各向异性雨贡纽关系、冲击响应、层裂损伤和层裂强度的影响。发现单晶铜存在明显的各向异性雨贡纽关系，其中晶向的雨贡纽关系接近于各向同性多晶铜的实验结果，而和晶向则出现较大的偏离。随着冲击波压力的增大，各向异性雨贡纽关系由于冲击融化效应将逐渐消失，三个晶向的雨贡纽关系都趋近于多晶铜实验结果。

摘要： 构造含点缺陷的单晶铜分子动力学模型，分析点缺陷比例(0％-2％)以及晶向(，和)对单晶铜各向异性雨贡纽关系和动态层裂损伤的影响，发现点缺陷的影响与冲击波加载的晶向密切相关。对于晶向，点缺陷不影响雨贡纽关系但加剧了层裂损伤程度;对于和晶向，点缺陷不仅减弱雨贡纽关系的各向异性程度，而且也减弱了层裂损伤程度。

摘要： 本文运用基于EAM势的分子动力学方法，建立二维模型模拟单晶铜在纳米压头压入过程中的微观变化，观察压入时载荷-位移曲线及位错的发射情况，分析探讨了加载速度对所测基体硬度和屈服强度的影响.结果表明：在其他条件相同的情况下，加载速度的增加对所测金属基体的屈服强度有增强效果;而且基体的塑性变形往往是由位错发射引起的.

摘要： 将单晶连铸技术制备的直径为8 mm单晶铜进行冷拔,获得不同变形量的铜线材,以此研究显微组织、力学性能和电学性能.结果表明：随着变形量的增加,显微组织被拉长变窄,随后出现孪晶,最后形成纤维组织；随着变形量的增加,屈服强度和抗拉强度升高,延伸率减小；随着变形量的增加,电阻率增加.电阻率存在方向性,顺拉拔方向的电阻率低于逆拉拔方向的电阻率.

摘要： 采用准连续介质力学方法(QC)模拟了化学机械抛光(CMP)中纳米磨粒对单晶铜工件的磨削过程.单晶铜工件分别取三种不同的晶体取向(分别为x[100]y[001]、x[001]y[110]、x[-211]y[111])进行模拟,得出原子位移图、应力分布图和载荷-位移响应曲线.对工件材料变形机理,加工后的残余应力及切削力等进行了分析,结果表明:工件晶体取向对于加工过程中工件变形特征和加工表面质量有很大影响.在A(001)[100]取向下,加工后工件残余应力分布较深,应力值较大;在B(110)[001]、C(111)[-211]取向下,应力分布较浅,应力值较小.在A(001)[100]晶体取向下,平均切向切削力远大于其它两种晶体取向.

摘要： 采用准连续介质方法建立了单晶铜纳米压痕实验的多尺度仿真模型,进行计算机数值仿真.模拟了不同曲率半径的圆柱形压头对单晶铜工件的纳米压痕过程,由模拟所得的加载、卸载曲线,根据Oliver-Pharr方法计算了不同半径压头时工件的接触刚度和纳米硬度值.由结果可知:(1)接触刚度未表现出尺寸效应,它不随压头尺寸变化而改变,而是在一条近似水平线上下波动.(2)纳米硬度存在明显压头尺寸效应,随着压头半径增大纳米硬度逐渐减小.(3)较小压入深度情况下,纳米硬度值可能远大于常规测量值.

摘要： 精密超声振动车削是一种非常有应用前景的加工技术,是将一定振幅的高频振动添加到刀具的运动过程的加工方法.本文对金属的超声波振动正交切削加工进行了非线性弹塑性有限元模拟分析,采用新的材料模型,在考虑刀具与工件间的存在摩擦的情况下,对超声波振动切削的一个周期进行了分析,给出了振动加工过程中切削区应力、温度分布的变化规律.从而揭示了振动车削降低切削力、切削热的原因.

摘要： 热型连铸工艺的实质是连续的定向凝固.该工艺可以获得单晶或柱晶组织;可以大大减小铸件与铸型的摩擦力,从而铸造出截面形状复杂的薄壁铸件,并得到光洁的表面.用该工艺开发了单晶铜杆并实现了工业化生产;柱晶CuAlN1形状记忆合金丝,其机械性能和记忆性能都大幅提高;具有内肋片的铜管,其管壁厚0.5mm,肋片的厚度仅为0.3mm,高达1mm,换热效率提高3-5倍;试制了外径10mm,壁厚2mm的白铜管,克服了白铜管塑性加工难度极大,材料收得率低的困难.

摘要： 用分子动力学计算模拟了单晶铜中纳米孔洞(直径约1.3nm)在动态拉伸过程中的演化及其周围区域发生塑性变形的过程,模拟显示在沿晶向冲击加载后,在fcc(面心)结构中4 族{111}晶面中有3 族发生了滑移,在所激活的三个{111}晶面上,观察到位错在孔洞表面附近区域成核,然后在各自的滑移面上向外滑移,伴随着这一过程,微孔洞开始长大.通过测量孔洞周围发射的位错速度,结果表明位错速度与剪切应力的关系可以较好地用声子粘性模型描述.在同一冲击强度下,孔洞半径生长速率近似保持恒定;而在不同冲击强度下,孔洞半径的生长速率随着冲击强度的增加而增大.

摘要： 本发明提供了一种五铜化铀单晶薄膜的制备方法，包括以下步骤：提供一反应腔室，所述反应腔室中包括一样品台；将一铀块装入一蒸发源，并将装有所述铀块的所述蒸发源安装至所述反应腔室中；将所述反应腔室抽真空；加热所述蒸发源以去除所述铀块中的杂质；将一铜单晶衬底放置在所述样品台上，并使得所述铜单晶衬底表面朝向所述蒸发源；以及继续加热所述蒸发源以使所述铀块中的铀原子蒸发到所述铜单晶衬底上，使得所述铀原子在所述铜单晶衬底上生长并结晶，从而得到所述五铜化铀单晶薄膜。本发明提供了一种全新的五铜化铀单晶薄膜的制备方法。本发明还提供一种由所述制备方法制备的五铜化铀单晶薄膜以及五铜化铀单晶薄膜的应用。

摘要： 本发明提供了一种五铜化铀单晶薄膜的制备方法，包括以下步骤：提供一反应腔室，所述反应腔室中包括一样品台；将一铀块装入一蒸发源，并将装有所述铀块的所述蒸发源安装至所述反应腔室中；将所述反应腔室抽真空；加热所述蒸发源以去除所述铀块中的杂质；将一铜单晶衬底放置在所述样品台上，并使得所述铜单晶衬底表面朝向所述蒸发源；以及继续加热所述蒸发源以使所述铀块中的铀原子蒸发到所述铜单晶衬底上，使得所述铀原子在所述铜单晶衬底上生长并结晶，从而得到所述五铜化铀单晶薄膜。本发明提供了一种全新的五铜化铀单晶薄膜的制备方法。本发明还提供一种由所述制备方法制备的五铜化铀单晶薄膜以及五铜化铀单晶薄膜的应用。

摘要： 本发明涉及一种镍铜（111）合金单晶薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1，提供蓝宝石基片；S2，在蓝宝石基片的晶面Al2O3(0001)上沉积50‑5000nm厚的金属薄膜，得到沉积有镍铜合金的蓝宝石衬底，其中，该金属薄膜为镍原子占原子总数的1‑40％的由镍原子和铜原子组成的合金薄膜；S3，将蓝宝石衬底放入化学气相沉积炉中，在氩气和氢气的气体氛围中进行退火处理，得到(111)晶向的单晶薄膜。本发明还涉及一种根据上述的制备方法得到的镍铜(111)合金单晶薄膜。根据本发明的制备方法获得的镍铜(111)合金单晶薄膜，极大地提高石墨烯的性能，为下一步石墨烯在微电子领域中的应用奠定基础。

摘要： 一种单晶炉用铜电极陶瓷保护套及单晶炉，包括上部护套、中部护套、下部护套，下部护套的顶部固定设置有第一凸边、第二凸边，第一凸边、第二凸边对向设置，中部护套设置在下部护套的上方，中部护套的底部表面上开设有第一凹槽、第二凹槽，第一凹槽、第二凹槽对向设置，第一凸边、第二凸边能够分别卡入到第一凹槽、第二凹槽内部，将中部护套与下部护套相连接，上部护套的底部表面上开设有沉孔，中部护套的顶部卡入到沉孔中，使中部护套与上部护套相连接，沉孔的底部开设有定位孔，定位孔贯穿上部护套；本实用新型在使用时，只需要将开裂位置的护套拆除，重新安装上完好的护套即可，完全不需要将陶瓷护套整体全部拆除，大大降低了生产成本。

摘要： 本发明提供了一种基于单晶二维材料/单晶铜的垂直异质外延单晶金属薄膜的方法。所述单晶二维材料为单晶石墨烯或单晶氮化硼，所述方法为用单晶二维材料/单晶铜的复合结构为外延基底，在其上外延生长金属，获得单晶金属薄膜。所述金属包括但不限于金、银、铜、铂、钯、钨、铁、铬、钴、镍。本发明提出的方法，解决了单晶金属薄膜制备方法复杂、尺寸小、难剥离、价格极为昂贵的问题，通过非常简单的方法，实现了大尺寸的单晶金属薄膜的制备。

摘要： 本发明提供了一种基于单晶铜的垂直异质外延单晶金属薄膜的方法。所述方法为用单晶铜为外延基底，在其上外延生长金属，获得单晶金属薄膜。所述金属包括但不限于金、银、铜、铂、钯、钨、铁、铬、钴、镍。本发明提出的方法，解决了单晶金属薄膜制备方法复杂、尺寸小、难剥离、价格极为昂贵的问题，通过非常简单的方法，实现了大尺寸的单晶金属薄膜的制备。

摘要： 本发明提供了一种超大尺寸多层单晶石墨烯和大尺寸单晶铜镍合金的制备方法。所述方法为用镀镍的单晶铜箔作为原料，利用退火制备出超大尺寸单晶铜镍合金，然后利用常压化学气相沉积法，以单晶铜镍合金为衬底获得超大尺寸高质量多层单晶石墨烯。本发明提出的方法，用简单的方法获得大尺寸单晶铜镍合金，并利用衬底的调控作用制备出超大尺寸多层单晶石墨烯，解决了多层石墨烯生长中单晶尺寸小、生长过程复杂等技术问题，通过非常简单的方法，实现了高质量大尺寸的多层单晶石墨烯样品和单晶铜镍合金和的制备。

摘要： 本发明提供了一种基于单晶二维材料/单晶铜的垂直异质外延单晶金属薄膜的方法。所述单晶二维材料为单晶石墨烯或单晶氮化硼，所述方法为用单晶二维材料/单晶铜的复合结构为外延基底，在其上外延生长金属，获得单晶金属薄膜。所述金属包括但不限于金、银、铜、铂、钯、钨、铁、铬、钴、镍。本发明提出的方法，解决了单晶金属薄膜制备方法复杂、尺寸小、难剥离、价格极为昂贵的问题，通过非常简单的方法，实现了大尺寸的单晶金属薄膜的制备。

摘要： 本发明公开了一种铜单晶片及单晶石墨烯的制备方法。所述可商业化生产的铜单晶片的制备方法，包括：利用定向凝固技术将多晶高纯铜块，熔炼制备得到大尺寸、横截面为不同晶面的铜单晶棒；将所述的单晶铜棒沿横截面方向进行线切割，得到上千片的铜单晶片；将所述铜单晶片的两面都进行机械与电化学抛光处理，得到取向一致、表面光滑的铜单晶片，包括Cu(111)、Cu(110)和Cu(001)等晶体取向。将得到的Cu(111)单晶片作为催化基底，利用CVD生长技术可以制备出大面积、高质量的单晶石墨烯。本发明所述的铜单晶片的制备方法具有制备工艺简单成熟、造价低、产率高、可商业化生产等特点，以Cu(111)单晶片为催化基底可以制备得到面积大、质量好的石墨烯单晶。

摘要： 本实用新型提供了一种用于单晶铜制造的冷却装置和单晶铜结晶系统，涉及单晶铜铸造设备的技术领域，解决了现有技术中盘管喷淋冷却容易造成铜杆冷却不均匀的技术问题。该用于单晶铜制造的冷却装置包括冷却池、进铜孔和出铜孔，其中，冷却池用于充盈或储放冷却水；进铜孔和出铜孔位于冷却池的两侧，进铜孔和出铜孔均与冷却池连通，且进铜孔与出铜孔低于冷却池中冷却水的液面，以使铜杆进入冷却池后完全浸没在冷却水中。本实用新型通过设置冷却池、进铜孔和出铜孔，使得位于冷却池中的铜杆完全浸没在冷却水中，进而实现铜杆均匀冷却，提高形成单晶铜组织结构的稳定性，提升产品质量。