温度及层厚对铜/铝纳米薄膜拉伸性能影响的分子动力学研究

发布时间：2022-07-02 13:22

　　铜/铝薄膜具有高强度、耐腐蚀以及良好的导热导电等优良特性,在微纳机电系统以及航空航天领域都有广泛的应用。关于铜/铝薄膜力学性能的研究对铜/铝薄膜的实际应用有着非常重要的理论指导意义。本文主要应用分子动力学方法研究温度和保温时间对铜/铝薄膜界面扩散及力学性能的影响。同时,本文也研究了铜/铝双层膜以及多层膜的力学性能以及在原子尺度下塑性变形行为。本文的研究内容主要从以下几个部分展开:（1）研究保温温度和保温时间对铜/铝薄膜界面扩散和力学性能的影响以及拉伸温度对铜/铝薄膜力学性能的影响。结果显示铜原子扩散到铝薄膜的数目比铝原子扩散到铜薄膜的多,铜原子能扩散到铝薄膜的深处,铝原子只在界面处扩散,铝原子的扩散系数比铜原子的扩散系数大。当保温温度较低时,铜铝原子扩散较少,当保温温度升高到800 K时扩散较好。随着保温时间的增加,过渡层厚度先增大后基本保持不变。保温时间不宜过长或过短,当保温1.2 ns时,铜/铝薄膜的力学性能最佳。拉伸温度会影响铜/铝薄膜的力学性能,屈服强度随着拉伸温度的降低而增大。（2）铜/铝双层膜单轴拉伸的研究结果表明:随着层厚的减小,屈服强度先增大后降低,屈服强度的临界尺寸是... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 纳米薄膜的特点与研究现状
    1.2 纳米薄膜的研究方法
    1.3 纳米薄膜的力学性能
        1.3.1 尺寸效应
        1.3.2 塑性变形机制
    1.4 铜/铝薄膜的焊接技术的研究现状
    1.5 本文的研究目的以及主要研究内容
2 分子动力学模拟
    2.1 分子动力学方法概述
    2.2 分子动力学模拟的基本原理
        2.2.1 积分方程
        2.2.2 初始构型和边界条件
        2.2.3 势函数
        2.2.4 温度与压力的控制方法
    2.3 缺陷分析方法
3 铜/铝薄膜界面扩散过程的分子动力学模拟
    3.1 引言
    3.2 模拟过程与方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 温度对铜/铝薄膜界面扩散的影响
        3.3.2 保温时间对铜/铝薄膜界面扩散的影响
        3.3.3 保温时间对铜/铝薄膜拉伸力学性能的影响
        3.3.4 拉伸温度对铜/铝薄膜力学性能的影响
    3.4 本章小结
4 铜/铝双层膜的层厚对力学性能影响的分子动力学模拟
    4.1 前言
    4.2 模拟过程与方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 应力-应变曲线
        4.3.2 微观结构分析
        4.3.3 位错密度
    4.4 本章小结
5 铜/铝多层膜的层厚对力学性能影响的分子动力学模拟
    5.1 前言
    5.2 模拟过程及方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 应力-应变曲线
        5.3.2 微观结构分析
    5.4 本章小结
6 结论
参考文献
个人简历及在学校期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3654440