学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

强磁场条件下Cu-Ni扩散偶的柯肯达尔效应

作　者: 许智峰
导　师: 王强
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: Cu-Ni扩散偶互扩散柯肯达尔效应强磁场空位
分类号: TG146.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 122次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

强磁场能够将高强度的能量无接触地传递到物质的原子尺寸,改变原子的排列、匹配和迁移以及改变材料的热力学状态。在强磁场环境中,材料会受到更强的磁场力作用,这些作用即使对非铁磁性物质也会变得很显著。因此,强磁场的应用为新材料制备和材料电磁过程研究开辟了新的领域,具有广阔的发展前景。本文采用金相显微镜、数字显微镜、电子探针等手段研究了强磁场作用下Cu-Ni扩散偶的柯肯达尔效应,考察了强磁场作用下Cu-Ni扩散偶中钼丝标记移动距离变化和扩散层厚度变化,并且利用Boltzmann-Matano(俣野)平面方法计算出不同磁场条件下的互扩散系数,结合Darken(达肯)方程求出铜原子和镍原子在不同条件下的本征扩散系数,探求了扩散行为与磁场强度、梯度、作用方向等磁场参数的依变关系,分析了强磁场对Cu-Ni扩散偶扩散过程的影响机理。本实验主要研究结果如下：Cu-Ni扩散偶在均恒强磁场作用下扩散退火处理时,发现磁场方向对原子的扩散速度有明显的影响。在平行(DPB)和垂直(DVB)于磁场的两个方向上扩散速度存在显著的差异,在DPB方向上标记物移动距离随着磁场强度的增加而增加,而在DVB方向上磁场强度的增加对标记物移动距离变化无显著影响。扩散退火时,标记物向镍层移动。这是由于Ni原子比Cu原子扩散速度更快,扩散平均距离更大。在DPB方向上不同的磁场强度条件下,均恒强磁场显著促进了扩散偶中铜原子和镍原子的互扩散,扩散层厚度都随着磁场强度的增加而增加。相对于铜原子来说,随着磁场强度的增加镍原子的本征扩散系数增加的更快,说明磁场强度改变了两种原子的相对扩散速度。施加梯度磁场,显著抑制Ni和Cu原子的互扩散和Cu-Ni扩散偶中钼丝标记物的移动；梯度磁场条件下,磁场方向的作用对钼丝标记的移动也表现出差异性,梯度磁场在DVB上的抑制作用比在DPB上的抑制作用更加显著。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-34
  1.1 引言  11-12
  1.2 扩散定律及本质  12-14
    1.2.1 Fick第一定律  12
    1.2.2 Fick第二定律  12-13
    1.2.3 扩散的本质  13-14
  1.3 扩散微观机制及理论  14-19
    1.3.1 原子跃迁频率与扩散系数  14-15
    1.3.2 间隙扩散机制  15-17
    1.3.3 换位扩散机制  17
    1.3.4 空位扩散机制  17-18
    1.3.5 位错扩散机制  18
    1.3.6 晶界扩散机制  18-19
    1.3.7 表面扩散机制  19
  1.4 柯肯达尔(Kirkendall)效应  19-21
    1.4.1 柯肯达尔(Kirkendall)效应的实验过程  19-20
    1.4.2 柯肯达尔(Kirkendall)效应的含义  20-21
    1.4.3 柯肯达尔(Kirkendall)效应的理论意义  21
    1.4.4 柯肯达尔(Kirkendall)效应的实际应用  21
  1.5 扩散的热力学分析  21-23
    1.5.1 驱动扩散原子定向迁移的力  21-22
    1.5.2 扩散系数的热力学解释  22-23
  1.6 影响扩散的因素  23-26
    1.6.1 温度  23
    1.6.2 固溶体类型  23
    1.6.3 晶体结构  23-24
    1.6.4 晶体缺陷  24
    1.6.5 浓度  24
    1.6.6 合金元素  24
    1.6.7 其他外场因素  24-26
  1.7 外场作用下的扩散研究  26-32
    1.7.1 电场作用下原子的扩散及相变研究概况  26-27
    1.7.2 强磁场作用下的扩散  27-32
  1.8 本文研究的目的和内容  32-34
第二章 Cu-Ni扩散偶的制备及其预处理  34-41
  2.1 实验研究对象  34-36
    2.1.1 电镀  34-35
    2.1.2 电镀实验设备及器材  35-36
  2.2 电镀实验方法  36-39
    2.2.1 试样  36
    2.2.2 试剂  36
    2.2.3 镀液成分及作用、电镀工艺参数  36-37
    2.2.4 电镀工艺流程  37-39
  2.3 Cu-Ni扩散偶的预处理  39-41
第三章强磁场下Cu-Ni扩散实验  41-47
  3.1 实验设备  41-42
  3.2 实验方法  42-45
    3.2.1 实验准备  42
    3.2.2 实验工艺参数的选择  42-43
    3.2.3 实验过程  43-45
  3.3 实验结果观察及分析  45-47
    3.3.1 金相组织观察  45-46
    3.3.2 钼丝标记移动距离的测量  46
    3.3.3 利用EPMA-1610电子探针进行微区元素成分分析  46-47
第四章强磁场对Cu-Ni扩散偶柯肯达尔效应的影响  47-66
  4.1 引言  47
  4.2 无磁场不同时间条件下钼丝距离移动分析  47-49
  4.3 均恒强磁场作用下Cu-Ni扩散偶的柯肯达尔效应  49-60
    4.3.1 不同磁场强度和方向对Cu-Ni扩散偶中钼丝移动距离影响  49-51
    4.3.2 在DPB方向上磁场强度对Cu-Ni扩散层厚度的影响  51-52
    4.3.3 磁场强度对界面附近Cu(Ni)浓度分布的影响  52-53
    4.3.4 在DPB方向上不同磁场强度作用下元素原子扩散系数的数值计算  53-56
    4.3.5 分析与讨论  56-60
  4.4 梯度磁场作用下Cu-Ni扩散偶的柯肯达尔效应  60-66
    4.4.1 引言  60-61
    4.4.2 实验过程  61
    4.4.3 实验结果  61-62
    4.4.4 分析与讨论  62-66
第五章结论  66-67
参考文献  67-73
致谢  73-74
个人简介  74

强磁场条件下Cu-Ni扩散偶的柯肯达尔效应

内容摘要

全文目录

相似论文