收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Cu/Ni纳米多层膜微观强化机理及微摩擦学特性的分子动力学模拟

程东  
【摘要】:多层膜材料具有整体材料和任何单一组分薄膜难以达到的各种特殊性能,能满足各种特殊应用需求,近年来这方面的研究引起了人们的极大关注,成为薄膜材料的研究热点之一。对于多层膜的研究目前多集中在多层膜性能的实验测试及强化机理的理论分析,从研究方法上看各有其局限性。本文建立了Cu/Ni 多层膜的纳米压痕、微摩擦磨损的分子动力学模型,模拟了多层膜在纳米压入和微摩擦过程中的应力分布、位错的形成及扩展规律,研究了界面结构的形成及对位错运动、界面强度的影响,建立了膜层性能与微观结构之间的关系,从原子尺度揭示了Cu/Ni 多层膜的强化机理和摩擦学特性。本文所做的创新性工作及有关重要结论可总结如下: 1.采用OpenGL 三维虚拟现实技术,利用VC++.Net 平台自行开发了分子动力学模拟程序,并运用该程序建立了原子尺度的纳米压入的模型。该模型的特点是定义了刚性的压头,并以与压头相接触的截断半径以内的原子所受的力为压头的载荷。模拟结果表明:在原子尺度材料表现出一定程度的滞弹性,会对纳米压入的结果带来影响,本文采用的解决方法是在卸载前让系统充分地松弛;单晶体材料由于其各向异性,纳米压入过程中最大剪切应力的位置并不在压头的正下方,而且与位错产生的位置也不一致;对于面心立方金属,位错首先产生在{111}滑移面上,并在这些面上进行扩展,最终形成位错环;压头尺寸的变化影响到了材料内部的受力状态,从而影响了对材料性能的评价;而材料在原子尺度的滞弹性使得模拟结果(如产生位错时的压入深度、载荷及最大剪切应力值)是与压入速度相关的。 2.模拟了Cu-Ni 界面失配位错的网状空间分布及对Cu/Ni 多层膜力学性能的影响。Cu/Ni 多层膜界面的失配位错根据薄膜外延生长的晶面不同分别为三角形和方形的网状结构,并且由于相同界面及不同界面位错间的相互作用而形成稳定的空间网络。该网状结构对滑移位错具有一定的阻碍作用,并且,在外加载荷作用下位错网的变形也需要消耗一定的能量,从而使Cu/Ni 多层膜得以强化。但这种强化作用依赖于Cu/Ni 多层膜的调制波长。当调制波长大于临界值λc时,失配位错的应力场随膜层厚度变化不大;当调制波长小于临界值λc时,失配位错对滑移位错的阻碍作用减弱,而且失配位错所形成的应力集中也使多层膜的性能弱化了。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 童六牛,何龙庆,鹿牧;Co/Pb多层膜的磁电阻与磁光克尔效应[J];华东冶金学院学报;1999年01期
2 许小红,杨治广,武海顺;[CoPt/Ag]_n纳米多层膜的结构和磁性能[J];中国科学E辑;2005年03期
3 李德军;张晶晶;邓湘云;王明霞;;离子束增强沉积合成ZrN/W纳米多层膜[J];中国科学(E辑:技术科学);2007年11期
4 顾卓明;不锈钢多层膜的XTEM研究[J];理化检验.物理分册;1997年12期
5 黄正国,程龙,孙勤枢,刘柏峰,董绍俊;杂多酸-聚(二烯丙基二甲基氯化铵)多层膜在4-氨基硫酚修饰金电极上的组装和电化学行为[J];分析化学;2000年11期
6 张通和 ,吴瑜光;离子束多层膜制备技术和应用(上)[J];机械工人.热加工;2005年06期
7 姚舜晖,苏演良,高文显,刘醇鸿;磁控溅射氮化钛/氮化铝纳米多层膜的抗磨性能及其在金属加工刀具中的应用研究[J];摩擦学学报;2005年03期
8 程东,严立,严志军;失配位错对Cu/Ni多层膜力学性能的影响[J];功能材料;2005年06期
9 张留城,张之栋;共挤出法多层聚合物膜和片材[J];塑料工业;1983年01期
10 陈慧娟,柴向东,田珂,魏诠,李铁津;无脂链磺化酞菁铜多层膜体系——电子非弹性平均自由程的研究[J];高等学校化学学报;1991年07期
11 安兵,张同俊,袁超,崔崑;一种测量金属固-固相界面自由能的新方法[J];材料科学与工程学报;2003年05期
12 马忠元,韩培高,黄信凡,隋妍萍,陈三钱波,李伟,徐岭,徐骏,陈坤基;快速热退火对a_Si:H/SiO_2多层膜光致发光的影响[J];南京大学学报(自然科学版);2005年01期
13 孙智勇,郑鹉,王艾玲,姜宏伟;NiFeSiMnMo/Cu/NiFeSiMnMo多层膜的非线性巨磁阻抗效应[J];金属功能材料;2005年02期
14 秦胜,陈柳生,史燚,廖琦,金熹高;由聚电解质自组装多层膜制备微孔薄膜[J];高等学校化学学报;2005年06期
15 毕云飞,陶冶,刘培英;气相沉积纳米多层膜吸波性能及机理研究[J];金属热处理;2005年06期
16 刘新院;郝建军;;电化学法制备多层膜的研究进展[J];电镀与精饰;2011年01期
17 崔敬忠,彭军,张兴旺,陈光华,张仿清;射频溅射制备α-Ge/SiO2多层膜[J];兰州大学学报(自然科学版);1996年02期
18 李振明;纳米铜-镍多层膜的耐磨性研究[J];材料开发与应用;1999年05期
19 徐迪;曾飞;孔令体;耿魁伟;谷宇;潘峰;;Fe/V多层膜中亚稳结构Fe的形成及其磁学性能[J];材料科学与工程学报;2006年01期
20 薛江云,吴继勋,杨德钧;电沉积铜钴纳米多层膜的机理研究[J];电化学;1997年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭军;谢天生;张广平;;Cu-Ni多层膜纳米压痕下微观变形结构的研究[A];2005年全国电子显微学会议论文集[C];2005年
2 许明;胡永峰;刘明霞;黄平;徐可为;;金属多层膜硬度基底效应的纳米压痕法研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 张广安;王立平;吴志国;王君;闫鹏勋;;Al/AlN多层膜的制备及摩擦磨损性能研究[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
4 徐然;刘彬;;非平衡态分子系统中温度的计算[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
5 赵亚溥;;纳米尺度表/界面力电耦合的分子动力学/第一原理模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 徐爽;郭雅芳;;纳米铜薄膜尺度效应的分子动力学研究[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
7 郑勇刚;;金属纳米线力学行为的分子动力学研究[A];2010年第四届微纳米海峡两岸科技暨纳微米系统与加工制备中的力学问题研讨会摘要集[C];2010年
8 刘光勇;;有孔纳米单晶铜薄膜拉伸断裂特性的分子动力学模拟[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年
9 孙一新;任科峰;竺磊泽;计剑;;电化学控制多层膜膜厚和粘弹性的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
10 朱晓莹;刘雪静;曾飞;潘峰;;周期结构对Ag/Fe纳米多层膜硬度与蠕变性能的影响[A];TFC’09全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程东;Cu/Ni纳米多层膜微观强化机理及微摩擦学特性的分子动力学模拟[D];大连海事大学;2005年
2 赵星;纳米粒子并合、沉积和纳米压痕的计算模拟研究[D];东北大学;2009年
3 杨增杰;分离式拟质点方法的研究及纳米压痕多尺度模拟[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 高雪峰;嘧啶核苷磷酸化酶、鳞状上皮细胞癌抗原以及亚甲基四氢叶酸脱氢/水解酶的分子模拟[D];吉林大学;2005年
5 陈冬;二维原子团簇和缺陷团簇的跃迁及扩散行为研究[D];湖南大学;2010年
6 张治国;单晶材料纳米级切削机理的研究[D];天津大学;2009年
7 窦建华;原子力显微镜针尖-表面相互作用分子动力学仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李之杰;碳团簇沉积类金刚石薄膜机制的分子动力学模拟研究[D];复旦大学;2004年
9 朱朋哲;纳米尺度接触和摩擦的分子动力学及多尺度模拟研究[D];清华大学;2010年
10 熊大曦;某些热现象的分子动力学研究[D];清华大学;1998年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱素华;共阳离子碱金属卤化物熔融盐的分子动力学模拟[D];广西大学;2004年
2 胡应杰;硝化甘油结构与性能的量子化学、分子动力学和分子力学研究[D];南京理工大学;2004年
3 刘慧慧;有机溶剂对基于卤键的层状组装影响及多层膜在溶剂中的稳定性[D];吉林大学;2010年
4 张继双;多酸阴离子/感光高分子纳米复合多层膜的制备、表征和光诱导相互作用研究[D];东北师范大学;2004年
5 李再轲;TbDyFe/Fe多层膜磁致伸缩及其与压电衬底的磁—电转换性能研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6 吴晓;高压下AlH_3相变的第一性原理研究[D];华东师范大学;2010年
7 王三跃;褐煤结构的分子动力学模拟及量子化学研究[D];太原理工大学;2004年
8 王强;溶胶—凝胶法制备La掺杂钛酸铋薄膜和多层膜及其铁电性质研究[D];苏州大学;2004年
9 寇云鹏;单晶硅纳米级切削过程的分子动力学仿真研究[D];燕山大学;2010年
10 洪羽;单向压缩和纳米压痕引起的单晶硅相变研究[D];华中科技大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 于更生通讯员 王铁林 郝红军 苗凤强;漫河西瓜多层膜 上市早 销售俏[N];河北经济日报;2008年
2 记者 林玟均;乐都推广巢湖式多层膜温室技术[N];青海日报;2010年
3 山东省夏津县蔬菜局 王德明;设施菜生产 保温很关键[N];河北科技报;2007年
4 施伟;大棚遭寒袭五法巧应急[N];山西科技报;2007年
5 ;NESO[N];中国计算机报;2002年
6 郝平;小小硬盘为何结缘诺贝尔?[N];计算机世界;2007年
7 ;检测密封包装渗漏的方法[N];中国包装报;2007年
8 闵乃本;科学的春天带来阳光雨露[N];科技日报;2008年
9 记者 梁红兵冯晓伟;TFT—LCD供应商发力中小尺寸市场[N];中国电子报;2007年
10 ;纯平的超值享受[N];科技日报;2000年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978