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电刷镀纳米铜的制备及塑性变形机制的研究

潘甲  
【摘要】: 本文采用直流脉冲电刷镀方法,使用不同的工艺参数制作大量纳米铜薄膜,并进行对比实验,研究了添加剂含量、刷镀电压以及镀笔运动速度对电刷镀纳米晶铜的表面形貌、粗糙度等方面的具体影响,改进电解液配方,优化电刷镀工艺参数并且制备了大块纳米晶铜。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对电刷镀纳米晶铜的组织结构进行了表征,结果显示,电刷镀纳米铜为等轴晶粒结构,平均晶粒尺寸为24nm,且尺寸分布均匀,主要为大角度晶界结构,不存在微观裂纹、微孔和明显的晶体织构。最后进行纳米压痕实验和室温压缩实验,研究应变速率大小对电刷镀纳米晶铜的纳米压痕及室温压缩行为的影响。实验结果表明:电刷镀纳米铜具有非常高的应变速率敏感性。纳米压痕实验在应变速率低于5.0×10-2 s-1时获得了极高的m值(0.11),流变应力激活体积ν?为5.33b3,并且在较高应变速率时载荷-位移曲线在载荷峰值处出现平台现象。对于室温压缩实验,低应变速率时(小于3×10?2s?1)的m值为0.085,高应变速率时(大于3×10?2s?1)的m值为0.04;两个应变速率区的流变应力激活体积ν?分别为6.35b3和9.7b3。变形机制分析表明,随着应变速率提高,在低应变速率时占主导地位的热激活晶界滑移的贡献逐渐减小,而位错活动逐渐增强的机制应该是观察到的电刷镀纳米铜ν?或m值随应变速率产生明显变化的主要原因。


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