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掺杂金属对Cu层错能和孪晶形成能的影响(3)

时间:2023-03-12 10:44来源:毕业论文
铜具有有良好塑性、易加工、耐腐蚀好、无磁性,而且铜的价格便宜。特别是,铜还具有良好的导电性和导热性,这也使铜作为性价比高的导电材料和导热

铜具有有良好塑性、易加工、耐腐蚀好、无磁性,而且铜的价格便宜。特别是,铜还具有良好的导电性和导热性,这也使铜作为性价比高的导电材料和导热材料,从铜在我们的生产生活中被广泛应用。铜的化学性质较稳定,有较大的抗拉伸强度,塑性好,耐蚀性高、延展性高。铜能与许多金属元素形成铜合金,研究清楚金属合金元素对铜的影响机制和作用,以便于我们提高铜及其铜合金的材料物理化学性能,使铜能在不同的使用条件下使用。对于铜的层错和孪晶对其性能的影响机制目前普遍接受的理论认为对于纯铜的层错能大约是孪晶形成能的两倍,则掺杂金属元素是降低铜层错能的有效办法之一。但还存在一定的科学问题:a。在层错或晶界表面的溶质偏聚现象在孪晶界是否存在,如果存在那么溶质原子偏聚的偏聚能,原子扩散速度与层错或表面相比是否更显著。b。溶质原子使孪晶形成能降低是否与其对铜的层错能作用同样显著。这些还需我们去探究。

1。3铜中的层错与层错能

1。3。1堆垛层错

 堆垛层错(stacking fault)其实是广义的层状结构晶格中常见的一种面缺陷,它是正常晶体结构面层的周期性重复排练顺序出现了混乱,就形成了在相应层间的平面(有称为层错面)附近面上原子的混乱期排布[4]。密堆结构包括面型立方和密排六方。面心立方中的{111}和密集六堆中的(0001)面都是密堆结构。在密堆面的近邻层上原子只能排成两个互相之间相同但是并不上下重合的密排的结构(平移变换)。 如果我们用A来表示密堆面,那么其紧邻的堆垛可能是B或C,这样,面心立方的堆垛顺序为ABCABC。。。,而密集六角的堆垛顺序为ABAB。。。 弗兰克采用另一种符号来表示堆垛顺序:用△来表示顺ABC次序的堆垛顺序,▽来表示逆次序的堆垛顺序[5]。因此,ABC的堆垛次序为△△,ABA的堆垛次序为△▽,面心立方的堆垛次序为△△△△。。。密集六角的堆垛次序为△▽△▽。。。

有层错金属的晶体在XRD下会有相应的层错独有的衍射图案:这是因为层错会使一部分X射线在衍射时时衍射峰宽化或是使其产生偏移,这样的结果就是在单晶体衍射图样中部分衍射斑点伸长了[6]。1有报道在早942年Edward等人利用X射线的衍射,当钴进行结构相变时(是从面心立方到密集六方),第一次观察到层错。并证明有堆垛层错的出现的晶体会破坏晶体原有的的正常堆垛顺序,在局部区域形成了反常顺序的堆垛[7]。密通常我们把堆垛层错分为两种基本结构:(1) 抽出型层错结构,是在完整的晶体面的层序中抽去一层原子面; (2)插入型层错结构,是在完整的晶体面层序中插入一层原子面。在晶体生长过程中会引起的堆垛顺序变化可以生成层错结构,当晶体进行变形时原子面间的不在点阵平移矢量的原子面的滑移也会引起层错,还有空位崩塌后形成层错和自填隙原子在密排面原子附近聚集成盘而形成层错,还有全位错在密排面内的分解扩张也会形成层错,以上这些都能形成堆垛层错。

具体产生层错的方式[8]-[10]有:(1)滑移,如密排原子面上的位错滑移到相应的位置上。(2) 间隙原子会在密排面上聚集成盘或空位的基体塌陷,此时会引起层错上下两侧的密排面相对位移动,在层错周界形成位错环。

1。3。2层错能及广义层错能

    层错,是一种面型晶格缺陷,它破坏了晶体排列的周期完整性,从而引起体系能量的升高[11]。层错能有使位错之间的距离减少的趋势[12]。经典电动力学的分析表明,能量的差异主要来源于电子密度显著变化的区域,从电子差分图中我们可以发现,电子云只在层错附近发生了显著的变化,而在远离缺陷的区域,电子云是几乎不变的,这为估算提供了可能性[13]-[15]。在一定晶体晶面上的层错能,可是指块体材料沿特定晶面进行塑性切变时单位面积产生的多余自由能,即 掺杂金属对Cu层错能和孪晶形成能的影响(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_147861.html

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