块体电沉积纳米晶铜的微观结构和力学行为

论文摘要

提出一种无毒碱性电解液制备块体纳米晶Cu,对工艺参数如添加剂、电流密度和pH值的影响作了分析。采用该方法制备了三种平均晶粒尺寸分别为33 nm、90 nm和200 nm的纳米晶Cu,以及一种晶粒尺寸宽分布的纳米结构Cu。室温拉伸实验表明,33 nm Cu的强度极高,然而在塑性变形的初期即发生脆性断裂;90 nm Cu同时具有高强度和高塑性;200 nm Cu的塑性随应变速率的升高显著增大,这与其应变硬化能力和颈缩过程的剪切局部化机制有关;拓宽纳米晶体材料的晶粒尺寸分布是改善其力学性能的有效途径。采用脉冲电刷镀制备的大块25 nm Cu具有较高的强度和应变速率敏感性。室温压缩实验表明,其变形机制在不同应变速率下发生转变。由上述分析结果可知,晶粒尺寸、晶界结构和应变速率均是影响纳米晶体材料的力学性能和变形机制的重要因素。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料简介
• 1.2 纳米晶体材料结构特征
• 1.3 纳米晶体材料制备技术
• 1.3.1 惰性气体冷凝法
• 1.3.2 机械合金化法
• 1.3.3 严重塑性变形法
• 1.3.4 非晶晶化法
• 1.3.5 电沉积法
• 1.4 纳米晶体材料力学行为
• 1.4.1 强度与Hall-Petch 关系
• 1.4.2 塑性与应变硬化
• 1.4.3 应变速率敏感性与激活体积
• 1.4.4 理论模型与计算机模拟
• 1.5 选题意义及研究内容
• 第二章 纳米晶Cu 的制备和研究方法
• 2.1 槽镀电沉积实验
• 2.2 电刷镀实验
• 2.3 纯度和密度测定
• 2.4 微观结构分析
• 2.5 力学性能实验
• 2.6 表面形貌分析
• 第三章 电沉积工艺对纳米晶Cu 结构和性能的影响
• 3.1 前言
• 3.2 添加剂的影响
• 3.3 电流密度的影响
• 3.4 电解液pH 值的影响
• 3.5 沉积方式的影响
• 3.6 小结
• 第四章 临界晶粒尺寸范围（3311m）纳米晶Cu 的拉伸行为
• 4.1 前言
• 4.2 显微组织分析
• 4.3 拉伸性能研究
• 4.4 断口形貌分析
• 4.5 变形机理讨论
• 4.6 小结
• 第五章 高强度高塑性的纳米晶Cu
• 5.1 前言
• 5.2 显微组织分析
• 5.3 拉伸性能研究
• 5.4 断口形貌分析
• 5.5 与其它纳米晶Cu 的比较
• 5.6 小结
• 第六章 塑性异常速率敏感的纳米晶Cu
• 6.1 前言
• 6.2 显微组织分析
• 6.3 拉伸性能研究
• 6.4 变形后试样表面形貌分析
• 6.5 断口形貌分析
• 6.6 剪切局部化
• 6.7 小结
• 第七章 晶粒尺寸宽分布纳米结构Cu 的拉伸行为
• 7.1 前言
• 7.2 显微结构分析
• 7.3 拉伸性能研究
• 7.4 晶粒尺寸分布的影响
• 7.5 断口形貌分析
• 7.6 小结
• 第八章 电刷镀纳米晶Cu（25 nm）的压缩行为
• 8.1 前言
• 8.2 显微结构分析
• 8.3 压缩行为和变形机制
• 8.4 应变速率跳跃实验
• 8.5 变形后试样表面和断口形貌分析
• 8.6 小结
• 第九章 结论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文
• 摘要
• Abstract
• 致谢