一、Cu_3Au中脱合金层产生内应力的分子动力学模拟(论文文献综述)
娄在祯[1](2021)在《陶瓷刀具ACS切削镍基单晶合金加工表面质量研究》文中认为镍基单晶高温合金具备耐热性、耐腐蚀、抗蠕变等优秀性能而被广泛应用于航空航天等国防领域。与此同时,镍基单晶合金加工硬化效应强烈,表面相变情况严重,切削抗力大,对加工精度与表面质量要求极高,属于典型的难加工材料。超精密加工技术是保证零件表面质量的重要手段。其中原子级和接近原子级尺度(Atomic and close-to-atomic scale,ACS)切削将成为第三代制造技术的主流方向,对未来科技革命和国家装备制造业升级有重要影响。目前,相对缺乏对镍基单晶合金ACS切削过程中表面缺陷演化、相变、加工硬化的相关研究,对其切削过程的变形机理缺乏了解。本文采用理论推导结合分子动力学方法,采用混合势函数模拟,计算了模拟所需要的Morse势函数,并选择了EAM和Tersoff势函数,建立了氮化硅陶瓷刀具ACS切削镍基单晶合金的分子动力学模型,从多个角度对表面质量的相关问题开展研究。首先对亚表面缺陷的形核、扩展和演化过程展开分析。讨论了切削速度、切削深度和晶体取向的变化引起亚表面缺陷的种类、数量和面积的转变。通过切削仿真和可视化处理,对镍基单晶合金加工表面缺陷的类型、面积、数目、工件变形区域以及工件内部位错演化等进行了分析。结果表明,提高切削速度可以有效地减少亚表面缺陷的面积和数量,提高被加工零件的质量。工件表面堆垛层错四面体的数量伴随切削深度的增加而递增。单晶材料的各项异性对加工表面质量产生了重要影响。分析了加工表面缺陷的演化机理和材料去除规律。探究了切削过程中相变的发生机理。采用径向分布函数(Radial distribution function,RDF)、配位数(Coordination number analysis,CN)、共近邻分析(Common neighbor analysis,CNA)等方法研究了切削速度提高对相变的影响,并采用实验结论与仿真结果进行对比。研究发现静水应力和切削温度变化对相变产生重要影响。为了验证研究结果的普适性,修正了正交切削模型,得到了与切削速度对应的应变速率,模拟了等应变速率的纳米压缩过程。分析了纳米压缩过程晶体结构的变化,发现应变率变化对杨氏模量并没有影响。应变率越大,晶体结构的变化越大。研究了ACS切削过程中工件表面区域产生的加工硬化效应。分析同应变率的纳米压缩模拟,发现存在阶段性加工硬化效应。研究发现在ACS切削过程中,镍基单晶合金工件内部位错密度随着切削距离改变而发生了大幅度的变化。根据位错密度的变化,提出了一种新的加工阶段性硬化机制,将切削过程中加工硬化的发展分为3个阶段,研究每个阶段不同的硬化机制并界定了每个阶段的过渡节点。同时,总结了各阶段的硬化机理以及不同阶段加工硬化机制变化的原因。
段晓鸽[2](2021)在《汽车用6000系铝合金的各向异性及烤漆硬化效应研究》文中研究说明6000系铝合金属于可热处理强化合金,由于其具有高的比强度高、优良的抗腐蚀性及良好的焊接性能等,已经被广泛应用于车身覆盖件和其他零部件。然而,受困于6000系铝合金在制备加工过程中组织结构演变特性的限制,力学性能各向异性严重、烤漆后硬化不足,及其作用机理尚不明确严重限制了 6000系铝合金在汽车工业上的发展及应用。为此,本文通过改变热处理及轧制工艺,结合添加微合金元素Sn等进行6000系铝合金的织构、析出相对各向异性的影响研究,揭示通过改变织构及析出相来降低力学性能各向异性的微观调控机理;并为提高6000系铝合金的综合使用性能,系统地研究了预时效处理对6000系铝合金烤漆前后组织性能及析出行为的影响,提出了 6000系铝合金获得快速烤漆硬化效应的作用机理,主要结论如下:采用中间退火及交叉轧制的方法进行织构及组织调控,结果表明:6000系铝合金热轧板经过420℃中间退火后,形成了具有强烈的Cube{001}<100>取向的等轴再结晶晶粒;交叉轧制后形成的具有较低晶内取向差的变形组织,有助于固溶退火后获得尺寸细小、均匀分布的再结晶晶粒;提出了交叉轧制过程中Bs织构的形成机理,Cube取向晶粒通过{111}<110>滑移系的开动实现了其向BND{011}<3-22>取向[(φ1,(?),φ2)=(42°,45°,0°)]的转动,BND取向亚晶保持较高的稳定性的原因为其具有最低的能量密度。Sn元素对6000系铝合金组织及时效析出行为的影响结果表明:Sn的添加显着细化了 6000系铝合金的晶粒,且Sn有降低β"相析出激活能的作用。基于Sn原子在固溶淬火后与空位间具有较强结合力的理论研究,及不同结构稳定相(Mg2Si)的异构关系,建立了该合金在时效过程中的析出序列模型。通过织构及析出相对6000系铝合金各向异性的影响研究表明:经过中间退火+交叉轧制的样品固溶处理后,其制耳率较单向轧制的8.16%降低至2.7%,并提出了这种利用织构及组织调控改善铝合金各向异性的微观机理。其作用机理主要分为两个阶段:6000系热轧板中强烈的立方织构,抑制再结晶Goss织构的形成;交叉轧制无过渡带及Bs织构的组织特征,进一步抑制再结晶Cube织构的形核及长大。6000系铝合金经过人工时效后,具有不同纵横比的析出相对各向异性的作用不同,当合金主要为再结晶Cube织构时,根据包含塑性模型及β"相与<001>Al的取向关系,β"相对于不同拉伸方向上的析出强化贡献值不同,从而抑制了峰值时效态样品的各向异性。含Sn的6000系铝合金较不含Sn合金峰值时效态屈服强度的各向异性明显下降,其机理为高温时效过程加速了时效硬化效应,峰时效态时Sn元素诱发了少量的β’析出相。6000系铝合金的快速烤漆硬化效应及机理研究表明:6000系铝合金经100℃×5min+180℃×5min双级预时效处理后,可获得最佳的力学性能,其屈服强度为150MPa,伸长率23.2%,烤漆硬化增量最大可达到114MPa;相较于单级预时效处理,双级预时效处理使6000系铝合金β"相的析出激活能Q减少了 39.6 kJ/mol;通过Avrami-Johnson-Mehl方法建立的T4和T4P态的β"相析出动力学的模型,并结合TEM微观组织观察,揭示了双级预时效工艺提高6000系铝合金烤漆硬化效应的作用机理,一级低温时效的热力学效应促使形成细小高密度的GPII区,经过二级高温时效处理后稳定存在的GPⅡ区长大并形成β"相核心,在烤漆过程中能够快速析出大量β"相。
孙学敏[3](2021)在《超声和直流电作用下Sn/Cu体系的溶解及润湿行为研究》文中提出随着电子封装向着轻量化、微型化、高度集成化的方向发展,对微焊点可靠性提出了更高的要求,而微焊点是通过钎焊技术来实现互连的,因此对钎焊技术也提出了更高的要求。施加超声和直流电作为一种新型的材料辅助加工制备技术,已经在钎焊领域得到了广泛的应用。与传统的钎焊技术相比较,超声和直流电辅助钎焊技术可以减少焊接时间,提高效率;同时,钎焊过程中不需要添加钎剂,减小了钎剂挥发对环境的污染以及焊后残渣对钎焊接头的腐蚀。但是超声和直流电作用于钎焊技术的机理还不是很清楚,需要进一步的研究。母材的溶解和钎料在母材表面润湿性的好坏是影响钎焊接头可靠性的主要因素。因此,本文选择电子封装中最常用的Cu和Sn作为母材和钎料,采用浸入法测量母材在液态钎料中的溶解量,计算了不同条件下母材在液态钎料中的溶解激活能;采用润湿平衡法和座滴法分别测量了液态钎料在母材表面润湿过程中的润湿力以及平衡润湿角;结合有限元模拟和微观组织分析,系统地研究了超声和直流电作用下的溶解和润湿行为,探究了超声和直流电作用下溶解和润湿的影响规律,为超声和直流电辅助钎焊奠定了理论基础。本文的主要研究结果如下:(1)通过对超声在Cu基板表面和液态Sn钎料内部传播特性进行研究发现,超声引起Cu基板表面的振动场和声压场分布不均匀,但具有一定的规律性。基板表面振动场分布和液态钎料内部声压场分布受到了超声振幅、超声频率、基板厚度以及超声时间等因素的影响;超声作用引起液态钎料内部的最大声压超过了空化阈值,因此在钎料内部能够发生空化效应,从而加速了液态Sn内部的传热和传质。通过对直流电在液态钎料中的温度场进行模拟发现,直流电引起液态钎料内部产生温度梯度,从而导致Marangoni对流产生,温度梯度越大,对流作用越强。(2)通过浸入法实验研究了超声和直流电作用下Cu基体在液态Sn钎料中的溶解行为,研究发现,超声作用下的溶解速率是无超声作用的7~8倍,超声作用下溶解速率呈线性增长,无超声作用下溶解速率呈抛物线型增长;直流电作用下的溶解速率是无直流电作用的4~5倍,直流电作用下的溶解速率呈抛物线型增长;施加超声和直流电作用都减小了Cu基体在液体Sn钎料中的溶解激活能;超声和直流电作用对溶解过程中界面析出的金属间化合物层也有一定的影响。超声作用下金属间化合物层厚度减小,主要是由于析出的金属间化合物被打碎,进入了液态Sn钎料。而直流电作用下,由于焦耳热效应以及电迁移作用,界面析出的金属间化合物层增加;计算了实验温度下Cu基体在液态Sn钎料中溶解的有效电荷数为0.69~1.48,电迁移力促进了Cu原子的扩散。(3)通过润湿平衡法和传统座滴法研究了超声和直流电作用下液态Sn钎料在Cu基体表面的润湿行为,研究发现超声和直流电作用促进了Sn/Cu体系的润湿性。随着超声时间的增加,平衡润湿力增加,零交时间减小。随着超声振幅的增加,Sn液滴在Cu基板表面的润湿角减小,规划半径增大。随着施加电流强度的增加,平衡润湿力增加,Sn液滴在Cu表面的润湿角减小,规划半径增大。超声和直流电作用对润湿过程中界面析出的金属间化合物有显着的影响,Sn液滴在C u基板铺展过程中,随着超声振幅的增加,界面析出的C u6Sn5层厚度减小,Cu3Sn层厚度增加,Sn钎料中有大量被打碎的C u6Sn5相。随着电流强度的增加,界面析出金属间化合物的厚度也增加。超声和直流电作用下Sn/Cu体系润湿性改善主要是由于超声和直流电作用加速了界面反应,使得界面析出Cu6Sn5所提供的化学驱动力增加。同时,超声和直流电作用加速了液态Sn钎料内部的对流,改变了三相线位置力的平衡,从而促进了润湿性。
陈祖斌[4](2021)在《SiC陶瓷表面活化及钎焊工艺与机理研究》文中研究说明碳化硅(SiC)陶瓷具有高温强度高、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数(CTE)小、硬度高以及抗热震性能优异等优良特性,广泛地应用于航空航天、核能、机械、石油、光学、集成电路等领域,常通过钎焊进行连接以扩展其应用。活性元素(Ti、Cr、Zr、V等)在陶瓷润湿和钎焊过程中具有决定性作用,采用活性钎焊能获得良好的钎焊接头,但往往面临钎料成分不均匀、接头金属间化合物过多的问题。此外,陶瓷原始表面组织结构对后续钎料在陶瓷表面的润湿铺展及钎焊接头界面组织和性能具有重要影响。基于此,本文提出采用表面活化钎焊方法实现SiC陶瓷的连接。首先,研究了直接钎焊和表面活化钎焊SiC陶瓷接头界面组织和抗剪性能。Ag Cu Ti钎料直接钎焊SiC陶瓷获得的接头界面反应层存在分层现象,接头最大抗剪强度为17.9MPa。经活性膜(Ti、Cr)沉积活化后,采用Ag Cu非活性钎料能成功实现SiC的钎焊连接,最大抗剪强度分别为26.1MPa和29.6MPa。SiC经50ke V、1×1017/cm2的Ar离子轰击处理,采用Ag Cu Ti钎料钎焊形成的接头界面反应层未出现分层现象,其接头典型界面组织为SiC/Ti C+Ti5Si3混合反应层/少量Ti Cu粒子的Ag(s,s)+Cu(s,s)共晶组织/Ti C+Ti5Si3混合反应层/SiC,钎焊接头抗剪强度为30.9MPa。对离子轰击活化钎焊SiC接头界面进行HRTEM分析,接头中SiC/Ti5Si3界面、SiC/Ti C界面的晶格失配率分别为0.27%、0.31%,为低应变能的半共格界面;Ti C/Ti5Si3界面的晶格失配率为6.7%,其值比SiC直接钎焊接头中Ti C/Ti5Si3界面的晶格失配率低,表明离子轰击能有效改善钎焊接头的界面连接质量。表面活化钎焊大幅提高了SiC陶瓷接头性能,其中,离子轰击活化钎焊更具潜力,其获得接头界面组织和抗剪性能均有明显改善。基于离子轰击活化钎焊对接头界面反应层和性能的影响,研究了Ar离子轰击参数对SiC陶瓷近表面显微组织及性能的影响。在60ke V下,随剂量从1×1014/cm2提高到1×1017/cm2,在SiC陶瓷表面发生了由生成SiCx(x<1)相到产生非晶层的过程;随偏压增加,非晶层厚度增加,表面粗糙度呈下降趋势。在50ke V、1×1017/cm2的Ar离子轰击下,SiC表面硬度和弹性模量值分别从21.3GPa、388.9GPa下降到11.5GPa和277.8GPa,下降幅度分别为46%和28.6%;SiC表面能由37m J/m2增加到42.5m J/m2。Ar离子轰击使SiC表面的Si-C键断裂,首先形成SiCx(x<1)、C间隙原子和空位(C弗伦克尔对);随离子轰击持续进行,SiCx(x<1)中Si-C键继续断裂,最终形成大量的Si和C弗伦克尔对以及部分反占位缺陷,从而在SiC表层形成非晶层。采用Ar离子轰击对SiC陶瓷表面活化后,研究了Ag Cu Ti钎料在其表面的润湿行为。离子轰击使SiC表面能提高,使初始润湿角下降。离子轰击使SiC表面Si-C键断裂,会加速Ag Cu Ti钎料中的Ti和母材之间的界面反应,孕育期大幅缩短。但离子轰击导致的SiC表面非晶层会阻碍Ti原子的扩散,从而使轰击处理SiC润湿试样的缓慢铺展或平衡阶段过程耗时增加,最终钎料在不同剂量或偏压轰击SiC陶瓷表面的润湿角趋于一致。随离子轰击的进行,SiC/Ag Cu Ti润湿界面的冶金结合质量得到逐步改善。基于离子轰击工艺参数对SiC/Ag Cu Ti润湿界面结合质量的影响,具体研究了偏压对SiC陶瓷钎焊连接的影响,阐明了SiC陶瓷离子轰击活化钎焊接头界面形成机理。随偏压增加,界面反应层分层现象逐渐消失,界面反应层厚度呈先减少后略有增加趋势,当偏压增加到60ke V时,界面反应层内部存在微裂纹;接头抗剪强度呈先增加后下降趋势。经离子轰击后,SiC接头界面反应层基于一步化学反应生成:6Ti+3(Si)+(C)=Ti C+Ti5Si3,?GT=-787.3+22.1×10-3T(k J?mol)。
葛晓丽[5](2020)在《基于金属有机骨架化合物的电极材料及其电化学性能》文中进行了进一步梳理高效能量存储对提高清洁能源利用率、实现高效能量转换至关重要,因此设计制备具有高比能、高稳定性、长循环寿命的电极材料及储能器件迫在眉睫。锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、无记忆效应等优点,作为主要的储能器件得到了广泛的应用。钠离子电池因钠元素丰富、价廉,与锂离子电池具有相似的储能机理,在大规模储能中极具应用前景。金属-硫电池的理论比容量高,硫元素丰富低廉、环境友好,是高功率密度储能电池的首选。为实现高循环稳定性及高倍率性能,需解决电极材料结构稳定性差及动力学迟滞等关键科学问题。充放电过程中,离子脱嵌时易产生晶格畸变,引发内应力,形成体积效应,带来结构的坍塌,降低循环稳定性。此外,电极材料低的本征电导率及活性位点的缺失,使得电池内阻升高,无法形成快速电荷输运通道,降低电子、离子耦合输运速率,进而降低电化学活性。因此,设计与调控电极材料的微观结构,引入功能型活性位点,提升结构稳定性及电荷输运动力学,尤为重要。金属有机骨架化合物(Metal Organic Frameworks,MOFs)是由无机金属位点和有机配体自组装形成,具有三维连通的多孔结构,且孔道结构、形貌及组分可调。本文以MOFs及其衍生材料为基体,根据锂/钠离子及硫基电池特性,以提高电极材料结构稳定性及动力学性能为切入点,通过调控电极材料的微观结构,构筑了高效电荷输运界面异质结,并引入功能型活性位点,从微观尺度和原子层面阐述了主客体材料间的协同作用机制,系统探究了锂/钠离子电池及金属-硫基电池的电荷存储与反应机制、电极反应动力学与电极结构的构效关系。主要研究内容如下:1.利用水热法一步构筑核壳结构ZnCo-MOFs前驱体,以高温煅烧方法制备了分级多孔核壳结构ZnO/ZnCo2O4/C。在该复合材料中,碳层可显着提高活性物质导电率,缓冲应力变化,进而改善结构稳定性:ZnO/ZnCo2O4异质结的构建,实现了高效界面电荷输运和快速反应动力学,充放电位的差异,有效缓解了 Li+嵌入脱出过程中引发的应力集中,降低了结构变化速率,进一步提升结构稳定性;MOFs衍生材料的多孔特性,可提高电解液浸润性,利于离子输运与缓冲体积膨胀。作为锂离子电池负极材料,核壳结构ZnO/ZnCo2O4/C电极展现了优异循环稳定性及高倍率性能,在0.5A g-1电流密度下循环250圈,仍能保持669mAhg-1的比容量,在1.6Ag-1的大电流密度下,比容量高达715 mAhg-1。2.利用静电吸附作用在泡沫镍基体上构筑三维导电网络石墨烯(GO)结构,诱导ZIF-67在其表面原位生长,经低温磷化衍生制备了自支撑CoP@C-RGO-NF复合结构。三维导电网络及核壳结构形成渗流网,暴露出更多的活性位点,极大地缩短了离子和电子的扩散距离,实现了界面电荷输运动力学的提升。CoP@C-RGO-NF电极展现出优异的储钠性能,在100mA g-1电流密度下循环100圈,仍可保持473.1 mAh g-1的比容量。三维RGO连接均匀分布的CoP@C多面体,在实现活性物质高效负载的基础上,可提高导电性,并改善金属磷化物动力学缓慢的问题。核壳结构为钠离子的嵌入脱出提供充足的缓冲空间,外部碳层有效制约CoP颗粒的裂解与团聚,提高本征结构稳定性,改善了电化学循环性能及寿命。3.利用单宁酸刻蚀ZIF-67的特征Co-N键,引入功能型活性位点,并调控孔道及形貌结构,通过控制刻蚀时间,实现了由单一微孔实心结构向分级孔核壳及空心结构的转变。此外,单宁酸的使用可引入大量-OH官能团,有利于ZIF-67界面极性的优化。利用熔融法将硫固载到ZIF-67孔道结构内,分析比较了 ZIF-67-S及空心ZIF-67-10-S电极的电化学性能,具有核壳结构的ZIF-67-5-S电极展现出最佳的储硫性能及循环稳定性。在500mA g-1的电流密度下循环550圈,容量仍能保持521 mAhg-1;在倍率性能测试中,当电流密度提高到1600mA g-1时,比容量保持为510 mAh g-1。核壳结构及分级孔结构可暴露更多的活性位点,孔道结构对S提供空间限域效应,基体与S之间利用C-S和Co-S键实现化学锚定;极性-OH官能团的引入,促进了长链可溶性多硫化物向短链不可溶多硫化物及硫代硫酸盐的转化,进一步缓解穿梭效应,提高循环稳定性。4.利用长时间低温碳化,实现ZIF-67中Co-N特征键的保存,衍生N掺杂Co纳米颗粒。通过酸洗及S蒸发裂解,实现了 Co颗粒尺寸由7nm到2-3 nm的精准调控,获得N掺杂Co纳米团簇/N掺杂多孔碳复合结构。基于孔结构的空间限域效应,极性电极材料的化学锚定及催化效应,研制了高性能K-S电池。S-N-Cos-C电极的初始库伦效率高达74.7%,在50 mAg-1的电流密度下循环50圈,容量仍高达452.7 mAh g-1。在倍率性能测试中,当电流密度高达400mA g-1,仍可保持415 mAh g-1的比容量。分级孔结构的构筑提供快速的电荷输运通道,并可缓冲体积膨胀带来的应力应变,确保结构稳定性。超细Co纳米团簇实现了可溶性多硫化物的均匀吸附,抑制其在极性物质表面的团聚。此外,Co-N键的高催化活性,可加速K+与电子的耦合与分离,实现了中间产物的快速转化,降低反应势垒,提升反应动力学。DFT计算从理论层面证实,相较Co纳米颗粒(9 nm),N掺杂Co纳米团簇(3 nm)对多硫化物具有更强的吸附作用。5.以Te纳米管为基体,利用熔融S热蒸发的方法,通过调控S蒸发温度,实现了原位可控S掺杂,获得Te1-xSx纳米棒,研究了以Te1-xSx纳米棒作Li-Te电池正极的电化学性能。对制备的Te0.92S0.08电极进行储碲性能测试,结果表明,在0.1 C的电流密度下循环100圈,可实现1615 mAhcm-3的体积比容量,在0.5 C的电流密度下循环300圈后,仍能保持730 mAhcm-3的体积比容量。异质S原子掺杂,可诱导Te与S之间的电荷进行重新分布,形成内建电场效应,并扩大层间距,进而加速Li+与电子输运,改善倍率性能。DFT计算表明S掺杂可引发电子迁移形成内建电场,并降低Li+嵌入脱出过程中的能量势垒,从而实现中间产物的快速转化,抑制多碲化物溶解,降低电池极化。
孙昌志[6](2020)在《锂金属电池金属锂负极及其界面优化的研究》文中研究表明传统的石墨负极材料的理论比容量只有372 m Ah g–1,难以满足高能量密度电池发展的需要。而锂金属具有氧化还原电位最低(相对于标准氢电极为–3.040V),理论比容量高(~3860 m Ah g–1)、密度低(~0.59 g cm–3)等优点而受到了广泛的关注。将金属锂作为负极材料,再与理想的正极材料(比如三元材料、硫单质或氧气等)匹配可以得到高能量密度的锂金属电池。然而,金属锂负极材料在充放电过程中会发生不均匀沉积从而引起枝晶生长,造成锂的粉化和体积膨胀。同时,在充放电过程中暴露出来的新鲜锂又会与电解液发生副反应形成不稳定的SEI膜,造成电解液的进一步分解。此外,锂硫电池金属锂负极还存在严重的由于多硫化锂的“穿梭效应”导致的腐蚀问题。因此,锂金属电池普遍具有循环性能差、安全性低的缺点。对此,本研究从表面保护和构建三维集流体两个方面对锂金属负极材料进行优化,以达到抑制锂枝晶生长,稳定锂/电解液界面的目的。已开展的研究内容如下:1.锂离子导电的有机/无机复合保护层用于锂硫电池锂负极的保护。采用具有良好锂离子导电性的Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3粉末与聚偏氟乙烯粘结剂进行复合,在锂负极表面构建复合保护层(CPL)。将Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3粉末作为活性填料引入,可以减轻CPL对锂离子传输的影响,从而有效地降低界面极化。与此同时,CPL不仅可以抑制锂枝晶的生长,而且能够阻挡可溶性的多硫化锂对锂负极的腐蚀作用。采用CPL保护的锂负极可以明显提升锂硫电池的电化学性能。在无硝酸锂添加剂的电解液中,0.5 C倍率条件下循环100次,采用保护后的锂负极组装的锂硫电池仍保持832.1 m Ah g–1的比容量和92%的平均库伦效率。2.柔性的碳微管骨架用于引导均匀的锂沉积行为。在高温条件下对纯棉布进行碳化处理,可制备出轻质且具有中空结构的柔性碳微管骨架(FCMS)。将其作为锂负极三维集流体时可以有效地降低局部电流密度,缓解金属锂负极在循环过程中的体积效应。另外,FCMS上稳定的锂离子嵌入行为可以降低锂沉积时的成核势垒,并提升金属锂沉积/溶解的库伦效率。更重要的是,由于电子的传导比锂离子的传输更快,所以金属锂的沉积/溶解反应主要发生在FCMS的上表层,而下表层的FCMS在循环的过程中则可以充当柔软的导电“气垫”,动态地释放锂沉积过程中产生的内应力,从而达到抑制锂枝晶生长的目的。通过电沉积法将金属锂负载到柔性的碳微管骨架中可以得到高性能的复合锂负极(Li@FCMS)。采用Li@FCMS复合锂负极与磷酸铁锂正极匹配的全电池在0.5 C条件下可稳定循环250次。3.Zn O纳米阵列修饰的泡沫镍作为锂负极可锂化的三维集流体。利用籽晶辅助生长法在泡沫镍表面制备Zn O纳米阵列,形成可锂化的三维集流体(ZMNF)。Zn O纳米阵列的引入可以有效地降低锂沉积的过电位,并诱导均匀的锂沉积。此外,通过Li-Zn合金化和毛细管作用,ZMNF可以与熔融的金属锂发生良好的润湿,并形成含有Li-Zn合金中间层的锂金属复合负极(Li@LZMNF)。这种Li-Zn合金中间层和金属锂具有良好的亲和性,可以明显地降低金属锂的成核势垒,并有利于金属锂沿着三维导电骨架进行均匀的成核和生长。锂优先沉积在这种可锂化的三维骨架上能够有效地减少体相锂枝晶的形成。将Li@LZMNF复合锂负极与磷酸铁锂正极组装成全电池,在1 C的倍率下循环450次后仍然可以保持高达147 m Ah g–1的放电比容量。4.原位制备离子/电子混合导电骨架及其复合锂负极。巧妙地通过化学法制备了铜箔支撑的Cu3P纳米线(Cu3P@Cu),并将其作为锂金属负极的三维集流体。通过原位光学显微镜观察证明了混合导电的放电产物Li3P和Cu的形成,在电化学锂化的Cu3P@Cu箔上可以实现非枝晶状锂的沉积。与此同时,基于对Cu3P和金属锂在高温下反应的Gibbs自由能的计算,设计了利用Cu3P纳米线和熔融锂之间的化学反应,成功地在高温下原位制备了包含离子/电子混合导电骨架(MIECS)的复合锂负极(Li@MIECS)。形成的Li3P和Cu-Li合金混合导电骨架与金属锂表现出了良好的亲和性,并且可以调节三维集流体表面的电荷/离子分布,从而诱导均匀的锂溶解/沉积行为。将Li@MIECS复合锂负极应用到磷酸铁锂为正极的全电池中,在1 C倍率条件下稳定循环700次,可维持高达146m Ah g-1的放电比容量。
郭雁鹏[7](2020)在《锂负极行为的原位观测及界面调控》文中研究表明金属锂因高的理论比容量(3860 m Ah g-1)、极低的密度(0.59 g cm-3)和最低的电化学还原电位(-3.04 V)而被视为下一代高比能电池的理想负极材料,基于锂负极和大容量正极材料的锂-硫电池和锂-氧电池更是具有高达2500 Wh kg-1和3600Wh kg-1的理论能量密度,有望满足未来新兴3C和动力市场对续航和储能密度的严苛要求,但锂金属在使用中却还存在库伦效率低、循坏倍率性能差和严峻的安全问题,而这与金属锂在液态电解液中特殊的沉积溶解行为密切相关。不同于锂离子电池中锂离子的嵌入脱出行为,金属锂的这一行为特点导致其在充放电过程中极易产生枝晶、死锂和巨大的体积变化,从而限制了其实际应用。各类原位技术和计算模拟方法的引入在一定程度上加深了对枝晶生长和死锂形成模型的认识,但目前依旧尚未建立完善的形核生长与形貌演变和性能间的依赖关系。此外,研究者们虽依据锂负极的失效机制而针对性地提出了一系列基于负极结构、电解液组分、界面材料优化的方法,但依旧难以实现对锂沉积溶解行为的有效调控。基于此,本论文从原位探测锂负极行为出发,进而发展了基于优化锂沉积路径、锂离子/电场分布的界面改性策略。本论文的主要内容可归纳为以下几个方面:(1)金属锂的原位光学观测及沉积-溶解规律探索:锂在不同电池环境、不同时间下的沉积宏观形貌虽有人报道,但锂在形核阶段的锂核密度、大小和位置及其在生长过程中的演变却少有提及。基于此,搭建了原位光镜表征平台并展开了金属锂负极的原位光学观测,结合多种电池器件构型研究了金属锂的沉积溶解行为规律。首先探索了锂在不同电流密度、容量、添加剂和循环过程中的关键形核生长参数演变并建立了沉积溶解形貌与库伦效率之间的关系。进一步地,研究了多步动态电流和过电位下锂的形核生长密度、大小、位置,并首次监测到了持续沉积过程中逐渐增加电流会促使各向同性式锂生长向锂-锂面对面式生长的模式转变,此外还发现了电流或过电位不断变化时用于锂生长的活性位点的数量和位置仅由初始形核参数决定。这些新的锂沉积溶解行为规律也就进一步地指导了实验中采用大电流形核小电流生长这一动态参数控制的锂沉积策略来提升锂负极的可逆性,实现了锂-铜半电池和铜-磷酸铁锂无负极全电池的首次库伦效率分别由83.06%和30.16%提升至93.53%和62.89%。(2)铁电材料的引入及锂形核生长的调控:上述原位光学观测结果表明锂离子和电场在整个电极表面的分布很大程度上影响了锂的形核和生长,受此沉积动力学参数的影响,沉积时锂常呈现枝晶的形貌而难以其热力学稳定的形貌生长。基于此,通过在界面处引入具有铁电效应的钛酸钡材料,首次实现了六方或四方规则锂颗粒的沉积,并采用多种表征技术和电化学测试方法探索了钛酸钡在锂沉积过程中的极化行为,以及极化所产生的内部反向电场和正负电荷中心对界面处锂离子状态、微观电场分布以及电解液分解过程的影响,进而建立了这些参数变化与规则锂颗粒形核生长过程之间的作用关系。(3)电化学活性添加剂的引入及锂沉积形貌的优化:除了对锂的形核生长过程进行调控,优化锂沉积形貌则是提升锂负极性能的一个关键策略。基于此,通过在电解液中引入少量电化学活性高分子PMMA,成功实现了锂沉积形貌由枝晶向三维连续类海绵状转变从而提升锂负极的倍率性能。通过对其作用机理进行探索,不同于常见添加剂是利用其不可逆分解来改善界面组分,PMMA的电化学活性使其可逆地参与至金属锂沉积溶解过程中,在沉积之前PMMA所捕获的锂离子可优先被还原而形成最初的锂晶种来诱导金属锂沉积形貌的改变。这一新的作用机理不仅丰富了现有添加剂体系的功能,也为未来发展新型添加剂提供了全新的设计思路。(4)界面层的自转移构筑及锂循环性能的提升:上述对沉积形貌的改善显着抑制了枝晶生长从而提高了锂负极的倍率性能,而界面的优化则有望提升锂的循环稳定性。首先针对现有界面构筑工艺对试剂和气氛所表现出高选择性,本实验中提出了一种自转移的全新工艺,在消除上述选择性的同时还拓宽了界面层材料的种类,尤其适用于无机纳米材料的构筑。进一步地,优选了具有丰富含氮官能团的类石墨态氮化碳作为界面层材料,并验证了其与锂离子间稳定的锂-氮键可持续地均匀界面处锂离子的分布从而显着提升锂负极的长循环稳定性。
彭成[8](2020)在《合金元素对Ag/(Al、Cu、Au)界面性质影响的第一性原理研究》文中提出近年来,随着黄金价格的上涨和电子器件趋于小型化和多功能化,迫切需要向低成本和高密度封装发展。目前,Ag表现出优异的导电、导热性能和良好的力学性能,已发展成为除Cu丝外的另一种替代Au丝的基础材料。纯Ag丝本身强度较低,在高速键合条件下存在易断线和硫化等缺点,通过多元合金化是改善上述问题的有效途径。然而,Ag键合丝实际使用中与Al、Cu、Au焊盘存在异质界面问题,关于合金元素对界面性质的影响有工作者通过实验分析进行了研究,但由于实验测试技术的限制和界面观测的复杂性,合金元素在微观上对界面性质影响的认识仍是尚待解决的问题。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,通过对界面畸变程度、分离功、界面能和电子结构等性质的计算,分析了11种合金元素(Au、Cu、Pd、Be、Mg、Al、Ca、Ni、Ti、Sn、In)掺杂在Ag中对Ag/(Al、Cu、Au)界面性质的影响,从原子尺度讨论了合金元素的作用机制,为实际应用中Ag键合丝合金化元素选择提供参考。本文的主要研究内容和结论如下:1.计算了Ag、Al、Cu、Au低组数晶面的表面能,结果表明所有金属的表面能均满足:σ(111)<σ(100)<σ(110),说明密排面结构的表面最稳定,且(111)表面的原子层数达到5层时表面能均趋于收敛;其中,σAg(111)=0.786 J/m2,σAl(111)=0.840 J/m2,σCu(111)=1.206 J/m2,σAu(111)=0.669 J/m2。构建的九组Ag/Al界面模型中Ag(111)/Al(111)界面拥有最大的分离功Wsep=1.378 J/m2和最低的界面能γint=0.248 J/m2,说明由密排面组成的界面其稳定性最好;此外,分析了Ag中掺杂的合金元素在Ag/Al界面中的占位倾向,Au、Cu、Pd、Ni、Ti倾向取代界面位置1的Ag原子,Be、Mg倾向于取代靠近界面处的位置3,Al、Ca、Sn、In倾向于取代远离界面的位置5;2.研究了合金元素对Ag/Al界面性质的影响。合金原子加入后Ag/Al界面体积发生不同程度的畸变,由于Ca原子与Ag原子电负性、原子半径、价电子数等性质差异大,故对界面形成的畸变程度更大,而Cu原子与Ag原子性质相似,则畸变程度较低。此外,未掺杂时Ag20/Al20界面的分离功和界面能分别1.378和0.248 J/m2,表明具有良好稳定性,但合金元素掺杂均使Ag/Al界面的稳定性降低,其降低程度为Pd<Ni<Ti<Cu<Be<Al<Au<Sn<Mg<In<Ca。Ag/Al界面电子结构计算表明:合金元素掺杂使Ag-Al共价键强度降低是导致界面稳定性下降的主要因素,如未掺杂的Ag20Al20体系的Al(1)-Ag(1)平均键布居值为0.200,Ca掺杂后减小为0.193。3.研究了合金元素对Ag/Cu界面性质的影响。合金元素掺杂使Ag/Cu界面体积增加的顺序为:Ca>Sn>Mg>Au>Ti>Al>Pd>Ni>In>Be>Cu。未掺杂时,Ag20/Cu20界面的分离功和界面能分别为-0.563和2.555 J/m2,分离功为负说明界面结合能力和稳定性差;随着合金元素的掺杂,分离功增大而界面能降低,说明掺杂均有利于Ag/Cu界面稳定性的提高,其中Cu掺杂体系分离功最大达到0.364 J/m2;增强顺序满足Cu>Pd>Be>Al>Ti>Ni>In>Sn>Au>Ca>Mg。电子结构表明:未掺杂Ag/Cu界面结合较弱是由于界面间Ag和Cu原子的化学成键作用弱导致,而合金元素掺杂提供了更多的电子参与成键,使得Ag-Cu共价键作用增强。掺杂前后Ag/Cu界面的键布居值表明:共价键强度增加引起的界面稳定性的提高顺序为:Cu>Pd>Be>Ti>Ni>In>Al>Sn>Ca>Au>Mg;其中,Ag19(Cu)/Cu20界面体系的Cu(1)-Ag(1)、Cu(2)-Ag(2)平均键布居值最大,为0.090和0.094。综合认为,Cu的掺杂能大幅增加Ag/Cu界面的稳定性和结合能力,此外Pd元素也能起到较好的增强效果。4.研究了合金元素对Ag/Au界面性质的影响。合金元素掺杂使Ag/Au界面的体积改变绝对值变化规律为:Ni>Be>Cu>Pd>Ca>Al>In>Ti>Sn>Mg>Au。界面能量计算结果表明:未掺杂时,Ag20/Au20界面的分离功和界面能分别为1.242和0.213 J/m2,相较于Ag/Al界面的稳定性较差但高于Ag/Cu界面;除Au掺杂外,掺杂均有利于Ag/Au界面稳定性的提高,其增强顺序为Ti>Ni>Pd>Cu>Al>Be>Sn>In>Mg>Ca(>Au)。未掺杂时Ag和Au有明显的PDOS成键峰重叠,说明两者有较强的化学键作用,界面稳定性较好。掺杂对界面稳定性改变的主要原因是Ag-Au共价键强度增加,Au掺除外,增强了两者间的相对作用,其增强效果为:Ti>Ni>Pd>Cu>Be>Sn>Al>In>Mg>Ca(>Au)。其中,Ti、Ni、Pd、Cu元素能更好地起到对Ag/Au界面稳定性进一步提升的效果。
杜亚红[9](2020)在《钯在铜线键合中的作用机理研究》文中认为随着电子封装向小型化、多功能和低成本的方向发展,封装行业对封装形式和封装材料提出了更高的要求。引线键合是最早的芯片封装技术,通过金属导线实现器件与其封装体之间的互连。金的导电性和导热性能使其在高密度和细间距封装中的应用挑战性增大,同时金线的成本不断增加。铜的电导和热导率均高于金,而且其成本也远远小于金的成本,使得铜成为新的键合线材料。因为铜线在环境中极易氧化,所以抗氧化层技术的应用促使镀钯铜线成为代替金线的键合线。但是镀钯铜线在应用过程中有以下几个方面的问题亟待解决。第一、镀钯铜线形成空气自由球(Free Air Ball,FAB)后钯在FAB的分布对结合可靠性的影响。第二、FAB的最后状态决定了第一焊点的初始状态,所以不同的钯的分布位置和状态对键合界面的作用机制,以及与键合强度的作用关系需要系统研究。第三、键合线的直径和间距越来越小使键合线和第一焊点、第二焊点承载的电流密度、温度梯度和应力梯度越来越大,由此产生的热应力和电迁移应力可靠性问题鲜有报道。本文研究了线径20μm镀钯铜线的烧球电流和烧球时间对钯在FAB表面的分布的影响;澄清了不同的钯的分布和状态的界面作用机理;比较了塑封之后的镀钯铜线、铜线和金线三种键合线的电迁移可靠性,并对电迁移寿命和失效机制进行了详细分析研究。首先采用不同烧球电流和烧球时间得到不同参数下的镀钯铜线FAB,分析钯在FAB表面的转移路径及存在状态。当FAB直径与键合线径比例固定时(本文为1.5),随着烧球电流(采用电流为40-90mA)的增加,钯层在FAB表面的覆盖面积逐渐减小;而且铜裸露区域在FAB表面呈不对称分布。由计算可得,FAB底部44.5%的球的表面积都会参与形成键合界面。当EFO电流值大于等于70mA时,键合后有一部分铜裸露区域直接与塑封料接触。当烧球电流固定时,随着烧球时间的增加,钯元素在FAB表面由最开始的不参与形成FAB的钯层移动到形成富钯相覆盖在FAB的表面(80mA电流下,小于180μs),最后形成钯铜合金层覆盖在FAB的表面(80mA电流下,大于260μs)。在烧球阶段,在FAB的表面可以得到两种不同状态的钯:钯层和钯铜合金。钯元素可以把键合界面的剪切强度提高50%左右,从12g到20g。钯铜合金线的平均剪切强度(19.7g)稍微低于镀钯铜线50-90mA电流FAB的剪切强度(20.4-21.3g)。其次为了进一步分析不同的钯的存在状态的作用机制,采用超声焊接的方法模拟超声键合,得到镀钯铜/铝和不同钯含量(0、0.3wt%、2wt%)的钯铜合金/铝焊接样品。在镀钯铜/铝焊接体系中,钯层在界面起到扩散阻挡层的作用。在不同钯含量的钯铜合金/铝焊接体系中,钯铜合金中钯的添加可以促进铜的扩散,进而加快界面金属间化合物的形成和生长;同时钯不参与形成金属间化合物。但是过量的钯(2wt%)的添加,促进了钯铜合金/铝焊接界面在高温时效过程中的裂纹形成,产生不利影响。纯铜/铝焊接和0.3wt%钯铜合金/铝焊接界面的金属间化合物的生长由体扩散控制。在0.3wt%钯铜合金/铝焊接系统中,Cu9Al4、CuAl和CuAl2 生长的扩散激活能分别为 46.08 kJ/mol、52.88 kJ/mol 和 65.35 kJ/mol。在纯铜/铝焊接系统中,Cu9Al4、CuAl和CuAl2生长的扩散激活能分别为60.24kJ/mol、58.12kJ/mol和82.94kJ/mol。而且在钯铜合金中,少量的钯(0.3wt%钯铜合金)的添加可以降低Cu9Al4相在金属间化合物中的比例,大大降低湿气相关的可靠性试验中金属间化合物被塑封料中的卤素元素腐蚀的概率。0.3wt%钯铜合金/铝焊接中,Cu9Al4相是主导相,所占百分比最高;CuAl相和CuAl2相的百分比变化明显。250℃时,CuAl2相的比例高于CuAl相的比例;300℃时,CuAl相的生长加快,CuAl2相的比例低于CuAl相的比例;350℃时,因部分CuAl相与Al原子发生反应重新生成CuAl2相,使得CuAl2相的比例再次高于CuAl相的比例。最后分别使用镀钯铜线、铜线和金线键合到铝焊盘的基板上,形成电迁移回路进行电迁移测试。电迁移实验过程中样品电阻和温度的变化趋势一致,都可以分为四个阶段:早期波动阶段、稳定阶段、增加阶段和失效阶段。当电迁移电流密度为5.7 × 105A/cm2时,金线、镀钯铜线和铜线的电迁移寿命分别为119h、353h和1032h。三种键合线的失效模式均包括键合线断裂失效和第一焊点失效,其中键合线断裂失效的比例约为90%。在电迁移试验中,镀钯铜线、铜线和金线的阴极和阳极的界面化合物的厚度无明显差别,说明在三种键合线电迁移过程中未发生化合物生长的极性效应。金线化合物厚度大于镀钯铜线化合物厚度大于铜线化合物厚度。与金线键合相比,铜线的扩散系数以及有效电荷数均小于金线,使得铜线键合界面位置由热梯度扩散产生的通量和电迁移产生的通量均比较小,因此化合物最薄。由于空位流的限制作用使得铜线键合界面的孔洞出现少,大大增加了铜线键合的寿命。但是与铜线键合相比,镀钯铜线键合中钯的存在促进了界面孔洞的出现,促进了界面化合物的生长,使得镀钯铜线的电迁移寿命小于铜线的电迁移寿命。
赵明琦[10](2019)在《微合金化Al-Cu-(Zr,Ti,V)铸造合金组织和性能及Al3Zr稳定性研究》文中指出Al-Cu铸造合金具有强度高、拉伸性能好和易加工等优点,广泛应用于航天航空、汽车和国防军工等领域。但当工作温度高于200oC时,Al-Cu合金中的主要强化相θ″逐渐转变为稳定相,使其强化作用降低,导致材料使用寿命缩短,严重影响了Al-Cu合金的实际应用。通过添加Zr,Ti,V等微量合金元素,在Al-Cu合金基体内部形成纳米尺寸且弥散分布的耐热Al3M相,从而提高Al-Cu合金的强化效果及热稳定性能,为设计和开发耐高温铸造Al-Cu合金具有重要研究意义。本论文选用Al-Cu合金为基础合金,设计了单一添加及联合添加Zr、Ti、V的Al-Cu、Al-Cu-Zr、Al-Cu-Zr-Ti、Al-Cu-Zr-Ti-V合金,综合采用了扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、球差校正电镜(Cs-STEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)、能谱分析(EDS)、硬度和高温拉伸测试,并结合第一性原理计算,分析讨论了不同热处理条件对合金微观组织和力学性能的影响及析出相中反相界面和元素偏聚对析出相稳定性影响,重点聚焦微合金化元素对析出相演变的多尺度定量化研究。获得主要结论如下:(1)升温速率对Al-Cu、Al-Cu-Zr-Ti-V微观组织和力学性能都有影响。相比以50oC/h热处理后的合金,以300oC/h热处理后的两种合金峰值硬度分别提升了18.5%、8.1%,达到峰值硬度所需的保温时间均降低约5 h;高温拉伸时强度变化不明显,但延伸率分别提高了51.7%,63.6%。相同热处理条件下,升温速率越高,Al3Zr析出相的平均尺寸也越大。为保证合金性能,应在快速升温时选择短的固溶时间,在慢速升温时选择长的固溶时间。(2)本论文中所用的Al-Cu,Al-Cu-Zr-Ti,Al-Cu-Zr-Ti-V合金,最佳固溶热处理条件为500oC保温10小时。联合添加Zr、Ti、V比联合添加Zr、Ti能更有效地提高Al3Zr的形核位点,并且降低其粗化速率,从而更有效的提高合金高温时效后的热稳定性能。在250oC暴露184天之后,联合添加Zr、Ti、V和Zr、Ti的合金硬度分别下降约5.3%、6.8%,而基础合金下降约为34.9%。在枝晶边缘处非均匀形核的Al3Zr析出相聚集在一起,形成具有复杂形貌的析出相团簇,该团簇的形成主要是由于Al3Zr析出相沿位错线附近不断析出所致。(3)从<001>入射轴观察Al3Zr析出相内部出现的反相界面主要有两种类型:一种位于{100}面,该类型的反相界面为保守型反相界面,预示着L12结构向D023结构的转变;另一种位于{110}面,连接着L12和D023两种结构或者连接着两个相互垂直的{100}反相界面,形成一个三向连接点。两种类型的反相界面位移矢量均为a/2<110>。(4)Al-Cu-Zr合金中析出的Al3Zr析出相内部出现Cu元素的掺杂,Cu取代Al原子的位置,其中Al2.5Cu0.5Zr最稳定。Al3Zr析出相中Cu元素的掺杂能有效的提高L12结构的稳定性,并对Al3Zr的析出行为产生影响。在析出相转变过程中,出现三种结构:L12、D023、及存在Cu元素偏聚的中间相。该中间相在D023和L12相互转变过程中出现,其晶胞参数为a=b=4.086?,c=10.98?。
二、Cu_3Au中脱合金层产生内应力的分子动力学模拟(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Cu_3Au中脱合金层产生内应力的分子动力学模拟(论文提纲范文)
(1)陶瓷刀具ACS切削镍基单晶合金加工表面质量研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题背景及研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 微纳超精密切削技术的研究现状 |
1.3.2 切削参数变化对亚表面质量影响的研究 |
1.3.3 各向异性单晶材料切削表面质量的研究 |
1.3.4 表面相变的研究 |
1.3.5 加工硬化的研究 |
1.3.6 目前研究存在的主要问题 |
1.4 主要研究内容 |
第2章 分子动力学切削模型的构建 |
2.1 氮化硅刀具模型的建立 |
2.2 镍基单晶合金工件模型的建立 |
2.3 混合势函数的计算 |
2.3.1 EAM势函数 |
2.3.2 Morse势函数 |
2.3.3 Tersoff势函数 |
2.4 晶体结构的识别方法 |
2.5 宏观量的计算方法 |
2.6 本章小结 |
第3章 ACS切削镍基单晶合金亚表面缺陷演化机制 |
3.1 切削过程中亚表面缺陷结构的演化机理 |
3.2 不同切削速度对工件亚表面质量的影响 |
3.3 不同切削深度对工件亚表面质量的影响 |
3.4 单晶工件各向异性对亚表面质量影响 |
3.4.1 镍基单晶合金工件缺陷的演化 |
3.4.2 切削过程中位错分布以及位错反应 |
3.4.3 等效应力的分布 |
3.4.4 工件的可加工性和材料去除情况分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 ACS切削镍基单晶合金表面相变研究 |
4.1 相变形成机理 |
4.2 切削速度变化对相变影响 |
4.2.1 径向分布函数分析 |
4.2.2 配位数分析 |
4.2.3 共近邻分析 |
4.3 静水应力、切削温度对相变的影响 |
4.4 纳米压缩模型验证与分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 ACS 切削镍基单晶合金加工阶段性硬化机制研究 |
5.1 纳米压缩过程加工硬化机理 |
5.2 ACS切削过程加工硬化阶段性硬化机理 |
5.2.1 加工硬化第I阶段 |
5.2.2 加工硬化第II阶段 |
5.2.3 加工硬化第III阶段 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
攻读硕士学位期间研究成果 |
(2)汽车用6000系铝合金的各向异性及烤漆硬化效应研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 铝合金汽车板的应用现状及分类 |
2.1.1 铝合金汽车板的性能要求及分类 |
2.1.2 6000系铝合金中的合金元素及其作用 |
2.1.3 6000系铝合金汽车板的应用现状 |
2.2 6000系铝合金的烤漆硬化效应 |
2.2.1 6000系铝合金的析出相及析出序列 |
2.2.2 微合金元素对6000系铝合金烤漆硬化效应的影响 |
2.2.3 预处理对6000系铝合金烤漆硬化效应的影响 |
2.2.4 6000系铝合金的析出强化机制 |
2.3 织构及析出相对6000系铝合金各向异性的影响 |
2.3.1 铝合金的织构类型及其对各向异性的影响 |
2.3.2 6000系铝合金织构的调控 |
2.3.3 6000系铝合金的析出相对各向异性的影响 |
2.4 小结 |
3 研究内容与方法 |
3.1 研究内容 |
3.2 技术路线 |
3.3 实验材料与方法 |
3.3.1 实验材料与制备 |
3.3.2 微观组织观察与分析 |
3.3.3 热分析及力学性能测试 |
4 中间退火及冷轧对6000系铝合金织构及微观组织的影响 |
4.1 实验材料及方法 |
4.2 中间热处理对热轧6000系铝合金微观组织及织构的影响 |
4.2.1 中间热处理对铝合金微观组织的影响 |
4.2.2 中间热处理对铝合金第二相的影响 |
4.2.3 中间热处理对铝合金织构的影响 |
4.3 冷轧轧制方式对6000系铝合金组织的影响 |
4.3.1 冷轧轧制方式对铝合金织构的影响 |
4.3.2 冷轧轧制方式对铝合金显微组织的影响 |
4.4 6000系铝合金固溶热处理后的微观组织及织构特征 |
4.4.1 6000系铝合金固溶热处理后的微观组织 |
4.4.2 6000系铝合金固溶热处理后的织构特征 |
4.5 6000系铝合金的Bs织构的形成机理 |
4.5.1 轧制方式对位错密度及大小角度晶粒的影响 |
4.5.2 交叉轧制过程织构及微观组织的变化 |
4.5.3 交叉轧制过程TEM组织观察 |
4.5.4 Bs取向的稳定性分析 |
4.6 小结 |
5 微合金元素Sn对6000系铝合金的组织及其时效析出行为的影响 |
5.1 实验材料与方法 |
5.2 Sn元素对6000系铝合金凝固及均匀化组织的影响 |
5.2.1 含Sn-6000系铝合金的热力学计算 |
5.2.2 不同Mg/Si比下含Sn-6000系铝合金铸态组织特征 |
5.2.3 不同Mg/Si比下含Sn-6000系铝合金均匀化组织特征 |
5.2.4 Sn含量对6000系铝合金铸态及均匀化组织的影响 |
5.3 Sn元素对6000系铝合金再结晶组织及织构演变的影响 |
5.3.1 Sn元素对6000系铝合金再结晶组织的影响 |
5.3.2 Sn元素对6000系铝合金织构演变的影响 |
5.4 不同Mg/Si比含Sn-6000系铝合金时效硬化及断裂行为研究 |
5.4.1 不同Mg/Si比含Sn-6000系铝合金的时效硬化行为 |
5.4.2 不同Mg/Si比含Sn-6000系铝合金的第二相 |
5.4.3 不同Mg/Si比含Sn-6000系铝合金的断裂行为 |
5.5 Sn对6000系铝合金析出行为的影响及析出强化机理 |
5.5.1 Sn对6000系铝合金自然时效及析出行为的影响 |
5.5.2 Sn对6000系铝合金时效硬化及力学性能的影响 |
5.5.3 Sn对6000系铝合金时效析出及强化机理的影响 |
5.6 小结 |
6 织构与析出相对6000系铝合金各向异性的影响 |
6.1 6000系铝合金的塑性各向异性 |
6.2 6000系铝合金的力学性能及其各向异性 |
6.3 织构对6000系铝合金各向异性的影响 |
6.4 6000系合金的塑性各向异性调控机理 |
6.4.1 6000系铝合金加工过程中的织构演变 |
6.4.2 6000系铝合金各向异性的调控机理 |
6.5 6000系铝合金的析出相特征 |
6.6 析出相对6000系铝合金各向异性的影响 |
6.7 小结 |
7 双级预时效工艺对汽车用6000系铝合金烤漆硬化效应的影响 |
7.1 实验材料和方法 |
7.2 一级预时效对烤漆前后力学性能的影响 |
7.2.1 一级预时效温度的影响 |
7.2.2 一级预时效时间的影响 |
7.3 二级预时效对烤漆前后力学性能的影响 |
7.3.1 二级预时效温度的影响 |
7.3.2 二级预时效时间的影响 |
7.4 单级预时效处理对烤漆前后组织性能的影响 |
7.4.1 单双级预时效对烤漆前后力学性能的对比 |
7.4.2 单级预时效处理后的TEM组织观察 |
7.5 6000系铝合金预时效态的析出行为分析 |
7.5.1 双级预时效工艺对析出行为的影响 |
7.5.2 双级预时效工艺的析出动力学分析 |
7.5.3 双级预时效对等温时效过程快速时效响应的影响 |
7.6 双级预时效对烤漆前后微观组织的影响 |
7.6.1 一级预时效温度对烤漆前后的TEM组织的影响 |
7.6.2 二级预时效温度对TEM组织的影响 |
7.6.3 二级预时效温度对烤漆后TEM组织的影响 |
7.7 小结 |
8 结论 |
9 创新点 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(3)超声和直流电作用下Sn/Cu体系的溶解及润湿行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 超声和电场在电子封装和材料加工中的应用现状 |
1.2.1 超声在电子封装和材料加工领域中的研究现状 |
1.2.2 电场在电子封装和材料加工领域中的研究现状 |
1.2.3 超声和电场复合作用在电子封装和材料加工领域中的研究现状 |
1.3 超声和直流电作用下液/固界面溶解研究现状 |
1.3.1 液/固界面溶解行为研究现状 |
1.3.2 超声作用下液/固界面溶解行为研究现状 |
1.3.3 直流电作用下液/固界面溶解行为研究现状 |
1.4 超声和直流电作用下液/固界面润湿行为研究现状 |
1.4.1 润湿分类及测定方法 |
1.4.2 液/固界面润湿理论 |
1.4.3 超声作用下液/固润湿行为研究现状 |
1.4.4 直流电作用下液/固润湿行为研究现状 |
1.5 技术路线及研究内容 |
1.5.1 技术路线 |
1.5.2 研究内容 |
第2章 实验材料、设备与研究方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验设备 |
2.2.1 座滴法测定润湿性设备 |
2.2.2 平衡润湿实验设备 |
2.2.3 超声波和直流电源 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 溶解实验 |
2.3.2 润湿平衡法测润湿性 |
2.3.3 座滴法测润湿性 |
2.4 样品表征 |
2.4.1 金相组织观察 |
2.4.2 XR D分析 |
2.5 溶解量和界面I MC层厚度的测量 |
2.5.1 溶解量测量方法 |
2.5.2 界面析出I MC层厚度的测量方法 |
2.6 本章小结 |
第3章 超声及电流作用过程多物理场分析 |
3.1 引言 |
3.2 超声波激励固体表面的传播特性研究 |
3.2.1 声波在固体中传播的基本理论 |
3.2.2 模型建立及边界条件设置 |
3.2.3 基板表面的振动场分布 |
3.2.4 超声振幅对基板表面振动场分布的影响 |
3.2.5 超声频率对基板表面振动场分布的影响 |
3.2.6 超声作用时间对基板表面振动场分布的影响 |
3.2.7 基板尺寸对基板表面振动场分布的影响 |
3.3 超声波激励液态钎料内部的传播特性研究 |
3.3.1 声压的基本概念 |
3.3.2 流体中的声波方程 |
3.3.3 模型建立及边界条件设置 |
3.3.4 溶解实验中液态Sn钎料中的声场分布 |
3.3.5 超声振幅对液态Sn钎料内部声压分布的影响 |
3.3.6 超声频率对液态Sn钎料内部声压分布的影响 |
3.3.7 超声探头在液态Sn钎料中的位置对声压分布的影响 |
3.4 直流电作用引起的热效应及Marangoni对流 |
3.4.1 传热方程 |
3.4.2 Marangoni效应 |
3.4.3 模型建立及边界条件设置 |
3.4.4 直流电作用下钎料内部的温度梯度分布及Marangoni对流 |
3.5 本章小结 |
第4章 超声作用下溶解及润湿行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 超声作用下Cu/Sn体系的溶解行为 |
4.2.1 实验温度和超声时间对溶解速率的影响 |
4.2.2 超声功率对溶解的影响 |
4.2.3 超声作用下溶解过程中的界面反应 |
4.2.4 超声作用下Cu在液态Sn钎料中的溶解动力学 |
4.3 超声场作用下Sn/Cu体系的润湿行为 |
4.3.1 润湿平衡法研究超声作用对润湿性的影响 |
4.3.2 座滴法研究超声作用对润湿性的影响 |
4.3.3 超声作用下润湿过程中的界面反应 |
4.3.4 超声作用促进Sn/Cu体系润湿机理 |
4.4 本章小结 |
第5章 直流电作用下溶解及润湿行为研究 |
5.1 引言 |
5.2 直流电作用下Cu/Sn体系的溶解行为 |
5.2.1 实验温度和电流密度对溶解速率的影响 |
5.2.2 直流电作用下溶解激活能 |
5.2.3 电流极性对溶解的影响 |
5.2.4 直流电作用下溶解过程中的界面反应 |
5.2.5 直流电作用促进Cu在液态Sn钎料中溶解的机理 |
5.3 直流电作用下Sn/Cu体系润湿行为 |
5.3.1 润湿平衡法研究直流电作用对Sn/Cu体系润湿性的影响 |
5.3.2 座滴法研究直流电作用对Sn/Cu反应体系润湿性的影响 |
5.3.3 直流电作用下润湿过程中的界面反应 |
5.3.4 直流电作用下Sn/Cu体系的润湿机理 |
5.4 本章小结 |
第6章 超声和直流电耦合作用下溶解及润湿行为研究 |
6.1 引言 |
6.2 超声和直流电耦合作用下的溶解行为 |
6.2.1 超声和直流电耦合作用对溶解速率的影响 |
6.2.2 超声和直流电耦合作用下的溶解激活能 |
6.2.3 超声和直流电耦合作用下溶解过程中的界面反应 |
6.2.4 超声和直流电耦合作用下的溶解机理 |
6.3 超声和直流电耦合作用下的润湿行为 |
6.3.1 超声和直流电耦合作用对润湿平衡力力的影响 |
6.3.2 超声和直流电耦合作用下润湿过程中的界面反应 |
6.3.3 超声和直流电耦合作用下润湿影响机理 |
6.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(4)SiC陶瓷表面活化及钎焊工艺与机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.2 陶瓷的润湿研究现状 |
1.2.1 活性钎料润湿陶瓷研究现状 |
1.2.2 镀覆涂层在陶瓷润湿中的研究现状 |
1.3 陶瓷的钎焊连接研究现状 |
1.4 表面活化在材料中的应用研究现状 |
1.4.1 离子轰击在材料表面改性中的研究现状 |
1.4.2 表面活化在材料连接中的研究现状 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 试验材料、设备及方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验设备及工艺 |
2.2.1 试验设备 |
2.2.2 表面活化过程 |
2.2.3 润湿试验过程 |
2.2.4 钎焊试验过程 |
2.3 组织分析及性能测试 |
2.3.1 显微组织分析 |
2.3.2 抗剪强度测试 |
2.3.3 纳米压痕测试 |
第3章 三种钎焊方式连接SiC陶瓷对比研究 |
3.1 引言 |
3.2 Ag Cu Ti活性钎料直接钎焊SiC陶瓷 |
3.2.1 SiC/AgCuTi/SiC钎焊接头界面组织及抗剪性能 |
3.2.2 SiC/AgCuTi/SiC钎焊接头界面反应机理及特征研究 |
3.3 活性膜沉积活化钎焊SiC陶瓷 |
3.3.1 Ti沉积活化钎焊SiC陶瓷 |
3.3.2 Cr沉积活化钎焊SiC陶瓷 |
3.4 离子轰击活化钎焊SiC陶瓷 |
3.5 小结 |
第4章 离子轰击对SiC陶瓷近表面显微组织的影响 |
4.1 引言 |
4.2 离子轰击SiC陶瓷的SRIM模拟 |
4.3 离子轰击对SiC陶瓷表面影响的典型分析 |
4.4 离子轰击参数对SiC陶瓷近表面显微组织的影响 |
4.4.1 轰击偏压对母材近表面显微组织的影响 |
4.4.2 轰击剂量对母材近表面显微组织的影响 |
4.5 小结 |
第5章 离子轰击对SiC/AgCuTi体系润湿行为及钎焊研究 |
5.1 引言 |
5.2 AgCuTi钎料在离子轰击前后SiC表面润湿行为分析 |
5.2.1 AgCuTi钎料在SiC表面升温润湿及铺展行为 |
5.2.2 AgCuTi钎料在SiC表面保温润湿及铺展行为 |
5.2.3 润湿界面显微组织分析 |
5.2.4 润湿界面动力学分析 |
5.3 离子轰击参数对AgCuTi钎料在SiC表面润湿行为的影响 |
5.3.1 轰击剂量对AgCuTi钎料在SiC表面润湿行为的影响 |
5.3.2 轰击偏压对AgCuTi钎料在SiC表面润湿行为的影响 |
5.3.3 离子轰击参数对润湿行为及界面影响分析 |
5.4 离子轰击参数对SiC陶瓷钎焊连接的影响 |
5.5 SiC陶瓷离子轰击活化钎焊接头中界面形成机理分析 |
5.6 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(5)基于金属有机骨架化合物的电极材料及其电化学性能(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 金属有机骨架化合物及其衍生结构 |
1.2.1 金属有机骨架化合物概述 |
1.2.2 金属有机骨架化合物及其衍生结构设计制备策略 |
1.3 锂/钠离子电池 |
1.3.1 锂/钠离子电池概述 |
1.3.2 锂/钠离子电池反应机理及失效机制 |
1.3.3 锂/钠离子电池负极材料设计制备策略 |
1.3.4 金属有机骨架化合物衍生结构在锂钠离子电池中的应用 |
1.4 金属-硫基电池 |
1.4.1 金属-硫基电池概述 |
1.4.2 Li-S电池反应机理及失效机制 |
1.4.3 Li-S电池正极动力学优化策略 |
1.4.4 金属有机骨架化合物衍生结构在金属-硫基电池中的应用 |
1.5 本文的意义及主要研究内容 |
第二章 实验材料及测试方法 |
2.1 实验药品及实验仪器 |
2.2 材料结构表征及分析 |
2.2.1 X-射线衍射仪 |
2.2.2 X-射线光电子能谱仪 |
2.2.3 扫描电子显微镜 |
2.2.4 透射电子显微镜 |
2.2.5 激光共聚焦拉曼光谱仪 |
2.2.6 热重分析仪 |
2.2.7 比表面分析仪 |
2.3 材料电化学性能测试 |
2.3.1 电极制备及电池组装 |
2.3.2 循环伏安法 |
2.3.3 交流阻抗法 |
2.3.4 循环性能和倍率性能测试 |
第三章 MOFs衍生多孔核壳结构ZnO/ZnCo_2O_4/C储锂性能 |
3.1 引言 |
3.2 材料合成 |
3.2.1 核壳结构ZnCo-MOF前驱体 |
3.2.2 核壳异质结构ZnO/ZnCo_2O_4/C |
3.3 结果分析与讨论 |
3.3.1 形貌结构及物相分析 |
3.3.2 电化学性能分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 ZIF-67衍生三维网状CoP@C-RGO储钠性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料合成 |
4.2.1 石墨烯-泡沫镍三维骨架结构 |
4.2.2 CoP@C-RGO-NF复合材料 |
4.3 结果分析与讨论 |
4.3.1 核壳结构CoP@C-RGO-NF三维骨架的结构和物相分析 |
4.3.2 电化学性能分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 金属有机骨架化合物锂硫电池正极材料 |
5.1 前言 |
5.2 材料合成 |
5.2.1 ZIF-67,ZIF-67-5及ZIF-67-10的制备及刻蚀 |
5.2.2 ZIF-67-S,ZIF-67-5-S及ZIF-67-10-S复合材料的合成 |
5.3 结果分析与讨论 |
5.3.1 复合材料的结构及物相分析 |
5.3.2 电化学性能分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 MOF衍生N掺杂Co纳米团簇/分级多孔碳K-S电池性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 材料合成 |
6.2.1 ZIF-67,Co-C,N-Co_l-Co_m-C多面体的合成 |
6.2.2 S-Co-C,S-N-Co_l-S-N-Co_s-多面体的制备 |
6.3 结果分析与讨论 |
6.3.1 结构及物相分析 |
6.3.2 电化学性能分析 |
6.3.3 K-S电池反应机理分析 |
6.3.4 理论计算 |
6.4 本章小结 |
第七章 基于S掺杂Te_(1-x)S_x米棒正极材料的高效Li-Te电池 |
7.1 前言 |
7.2 材料合成 |
7.2.1 Te纳米管的合成 |
7.2.2 S@Te,Te_(0.90)S_(0.10)和Te_(0.92)S_(0.08)纳米棒的合成 |
7.3 结构分析及讨论 |
7.3.1 结构及物相分析 |
7.3.2 理论计算分析 |
7.3.3 电化学性能分析 |
7.4 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 主要创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间发表学术论文情况 |
攻读博士学位期间参与的科研项目 |
攻读博士学位期间获奖情况 |
附件 |
(6)锂金属电池金属锂负极及其界面优化的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂金属电池简介 |
1.2.1 锂金属电池的发展历程 |
1.2.2 锂金属电池的分类和工作原理 |
1.3 金属锂负极存在的问题 |
1.3.1 锂枝晶的生长 |
1.3.2 体积效应 |
1.3.3 不稳定的SEI |
1.3.4 锂硫电池中锂负极的腐蚀 |
1.4 金属锂负极的研究进展 |
1.4.1 表面保护 |
1.4.2 三维集流体 |
1.4.3 锂合金及锂粉负极 |
1.4.4 外部技术 |
1.5 本课题的选题依据和研究内容 |
第2章 材料的结构和性能表征方法 |
2.1 实验仪器 |
2.2 材料的形貌结构表征 |
2.2.1 X射线衍射 |
2.2.2 扫描电子显微镜 |
2.2.3 透射电子显微镜 |
2.2.4 拉曼光谱 |
2.2.5 BET比表面积 |
2.2.6 激光粒度分析 |
2.3 电化学性能表征 |
2.3.1 循环伏安法 |
2.3.2 电化学交流阻抗谱 |
2.3.3 恒流充放电测试 |
第3章 离子导电复合保护层用于锂硫电池金属锂负极的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 硫碳复合正极的制备 |
3.2.2 锂金属负极的保护 |
3.2.3 电池的组装及测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 CPL的形貌结构表征 |
3.3.2 CPL在锂硫电池中的兼容性分析 |
3.3.3 CPL的厚度及成分对锂硫电池性能的影响 |
3.3.4 CPL对锂负极循环形貌及界面阻抗的影响 |
3.3.5 CPL对锂硫电池电化学性能的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 柔性碳微管骨架对金属锂负极沉积行为的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 柔性碳微管骨架的制备 |
4.2.2 结构与形貌表征 |
4.2.3 电化学性能试验 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 FCMS的形貌结构表征 |
4.3.2 金属锂在FCMS上的沉积行为 |
4.3.3 对称电池性能测试及锂负极形貌表征 |
4.3.4 全电池性能测试 |
4.4 本章小结 |
第5章 氧化锌修饰的泡沫镍作为可锂化三维集流体的研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 ZMNF及其复合锂负极的制备 |
5.2.2 形貌结构和电化学性能表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 ZMNF的形貌与结构表征 |
5.3.2 金属锂在ZMNF上的沉积行为 |
5.3.3 熔融锂与ZMNF的润湿性测试及润湿机理 |
5.3.4 对称电池性能测试及锂负极形貌表征 |
5.3.5 全电池性能测试 |
5.4 本章小结 |
第6章 原位制备混合导电骨架及其复合锂负极的研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 Cu_3P@Cu箔及其复合锂负极的制备 |
6.2.2 材料表征与电化学测量 |
6.2.3 理论计算 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 Cu_3P@Cu箔的形貌结构表征 |
6.3.2 金属锂在Cu_3P@Cu箔上的沉积行为 |
6.3.3 熔融锂与Cu_3P@Cu箔的润湿性测试及润湿机理 |
6.3.4 对称电池中锂沉积行为及性能表征 |
6.3.5 全电池性能测试 |
6.4 本章小结 |
第7章 全文总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(7)锂负极行为的原位观测及界面调控(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂金属电池的复兴 |
1.3 锂负极的失效机制 |
1.4 锂负极沉积溶解行为探索 |
1.5 锂负极性能优化策略 |
1.6 本论文的选题依据与主要研究内容 |
第二章 金属锂的原位光学观测及沉积溶解行为研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.3 电流对锂沉积溶解的影响 |
2.4 容量对锂沉积溶解的影响 |
2.5 添加剂对锂沉积溶解的影响 |
2.6 循环对锂沉积溶解的影响 |
2.7 本章小结 |
第三章 动态参数下锂沉积溶解行为规律及可逆性研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.3 动态电流下金属锂的原位光学探测 |
3.4 动态过电位下金属锂的原位光学探测 |
3.5 动态参数调控下的电化学性能 |
3.6 本章小结 |
第四章 铁电材料的引入及锂形核生长调控 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.3 电极结构形貌和性质表征 |
4.4 金属锂沉积形貌表征 |
4.5 金属锂形核生长过程研究 |
4.6 铁电材料作用机理探索 |
4.7 本章小结 |
第五章 电化学活性添加剂的引入及锂沉积形貌优化 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.3 电解液性质表征 |
5.4 金属锂沉积形貌表征 |
5.5 添加剂作用机理探究 |
5.6 锂负极的电化学性能 |
5.7 本章小结 |
第六章 界面层的自转移构筑及锂循环性能提升 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.3 自转移技术及其普适性探究 |
6.4 界面层的构筑及物相表征 |
6.5 界面层作用机理探究 |
6.6 锂负极的形貌演变及电化学性能 |
6.7 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 本论文的主要结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间撰写与发表的论文 |
致谢 |
(8)合金元素对Ag/(Al、Cu、Au)界面性质影响的第一性原理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 键合丝研究进展 |
1.2.1 键合金丝 |
1.2.2 键合铜丝 |
1.2.3 键合银丝 |
1.3 键合界面研究进展 |
1.3.1 键合界面微结构 |
1.3.2 界面化合物演变行为 |
1.4 第一性原理在界面研究中的应用 |
1.5 本文的主要研究内容 |
2 第一性原理计算方法介绍 |
2.1 引言 |
2.2 薛定谔方程及其近似处理 |
2.2.1 早期薛定谔方程的提出 |
2.2.2 波恩-奥本海默(Born-Oppenheimer)近似 |
2.2.3 Hartree-Fock近似 |
2.3 密度泛函理论(DFT) |
2.3.1 Hohenberg-Kohn定理 |
2.3.2 Kohn-Sham(K-S)方程 |
2.3.3 交换关联泛函 |
2.4 CASTEP软件包介绍 |
2.4.1 平面波赝势 |
2.4.2 自洽场迭代算法 |
2.5 本章小结 |
3 金属M(M=Ag,Al,Au,Cu)体相和表面计算及界面模型构建 |
3.1 引言 |
3.2 几何优化 |
3.2.1 模型的建立及计算参数的设置 |
3.2.2 参数收敛性测试 |
3.2.3 晶格常数和体模量计算 |
3.3 表面能计算 |
3.3.1 表面模型的建立和参数设置 |
3.3.2 表面性质计算 |
3.4 界面模型构建 |
3.4.1 Ag/Al共格界面结构及计算参数设置 |
3.4.2 界面间距 |
3.4.3 界面稳定性 |
3.5 本章小结 |
4 合金元素对Ag/Al界面性质影响的第一性原理研究 |
4.1 引言 |
4.2 合金元素在界面中的占位倾向 |
4.3 合金元素对界面稳定性的影响 |
4.3.1 界面畸变程度 |
4.3.2 合金元素掺杂前后的界面稳定性计算及分析 |
4.4 电子结构分析 |
4.4.1 态密度 |
4.4.2 差分电荷密度 |
4.4.3 布居分布 |
4.5 本章小结 |
5 合金元素对Ag/Cu界面性质影响的第一性原理研究 |
5.1 引言 |
5.2 Ag/Cu界面模型的建立和参数设置 |
5.3 合金元素对界面稳定性的影响 |
5.3.1 界面畸变程度 |
5.3.2 合金元素掺杂前后的界面稳定性计算及分析 |
5.4 电子结构分析 |
5.4.1 态密度 |
5.4.2 差分电荷密度 |
5.4.3 布居分布 |
5.5 本章小结 |
6 合金元素对Ag/Au界面性质影响的第一性原理研究 |
6.1 引言 |
6.2 Ag/Au界面模型的建立和参数设置 |
6.3 合金元素对界面稳定性的影响 |
6.3.1 界面畸变程度 |
6.3.2 合金元素掺杂前后的界面稳定性计算及分析 |
6.4 电子结构分析 |
6.4.1 态密度 |
6.4.2 差分电荷密度 |
6.4.3 布居分布 |
6.5 本章小结 |
7 总结 |
致谢 |
参考文献 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
(9)钯在铜线键合中的作用机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 微电子封装技术的发展 |
1.2 引线键合技术 |
1.2.1 引线键合技术的发展 |
1.2.2 键合界面的形成机制 |
1.2.3 引线键合可靠性试验 |
1.2.4 键合线的发展 |
1.3 镀钯铜线键合的研究现状 |
1.3.1 空气自由球研究现状 |
1.3.2 温度和湿气可靠性试验研究现状 |
1.3.3 电迁移试验研究现状 |
1.4 本文主要研究内容及意义 |
第2章 实验方法的基本原理 |
2.1 扫描电子显微镜 |
2.1.1 工作原理 |
2.1.2 扫描电镜样品制备 |
2.1.3 界面化合物厚度的测量方法 |
2.2 透射电子显微镜 |
2.2.1 工作原理 |
2.2.2 透射电镜样品制备 |
2.3 引线键合机 |
2.3.1 工作原理 |
2.3.2 样品制备 |
第3章 钯在空气自由球表面的分布 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.3 实验结果与分析讨论 |
3.3.1 镀钯铜线镀层表面形貌分析 |
3.3.2 不同烧球电流对钯在空气自由球表面分布的影响 |
3.3.3 相同烧球电流不同点火时间对钯在空气自由球表面分布的影响 |
3.3.4 空气自由球的形成模型 |
3.3.5 不同钯的分布面积对键合强度的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 钯在超声焊接界面的作用机理 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.3 实验结果与分析讨论 |
4.3.1 铜基体化学镀钯表面形貌和厚度分析 |
4.3.2 钯层在镀钯铜/铝焊接界面的作用机制 |
4.3.3 铜/铝、0.3%钯铜合金/铝和2%钯铜合金/铝焊接界面化合物演化 |
4.3.4 钯在铜/铝和0.3%钯铜合金/铝焊接界面的作用机制 |
4.3.5 铜/铝和0.3%钯铜合金/铝界面反应的化合物生长动力学 |
4.4 本章小结 |
第5章 镀钯铜线的电迁移可靠性评价 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果与分析讨论 |
5.3.1 电迁移试验寿命 |
5.3.2 电迁移试验失效模式 |
5.3.3 电迁移试验界面化合物演化 |
5.3.4 电迁移试验失效机制分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 全文总结 |
6.1 论文的主要结论 |
6.2 论文的主要创新点 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
期刊论文 |
会议论文 |
作者简介 |
(10)微合金化Al-Cu-(Zr,Ti,V)铸造合金组织和性能及Al3Zr稳定性研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 铸造铝合金发展现状 |
1.1.1 铸造铝合金简介 |
1.1.2 铸造铝合金发展概况 |
1.2 Al-Cu系铸造铝合金研究概况 |
1.2.1 Al-Cu系铸造铝合金研究现状 |
1.2.2 铸造Al-Cu合金中的主要添加元素及组成相 |
1.2.3 铸造Al-Cu合金研究中存在的问题 |
1.3 铸造Al-Cu合金的铸造组织特征 |
1.3.1 Al-Cu合金中的初生相 |
1.3.2 铸造缺陷 |
1.3.3 热处理对Al-Cu合金的微观组织的影响 |
1.4 Al-Cu合金中耐高温析出Al3M相的研究概况 |
1.4.1 Al-Cu合金中Al3M相的研究进展 |
1.4.2 合金元素的添加对Al3M析出相的影响 |
1.5 Al_3Zr相的析出行为 |
1.5.1 Al_3Zr相的结构 |
1.5.2 反相界面 |
1.6 论文的研究目的及主要研究内容 |
1.6.1 研究点的提出 |
1.6.2 主要研究内容 |
2 实验材料与方法 |
2.1 实验材料及加工方法 |
2.1.1 合金设计 |
2.1.2 热处理设备及工艺 |
2.2 性能测试 |
2.2.1 电导率和硬度测试 |
2.2.2 高温拉伸试验 |
2.3 微观组织表征 |
2.3.1 SEM技术及能谱分析 |
2.3.2 EPMA技术 |
2.3.3 TEM技术 |
2.4 第一性原理计算 |
2.5 本章小结 |
3 固溶升温速率对合金微观组织和力学性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 不同升温速率下合金的微观组织 |
3.2.1 升温速率对微观组织的影响 |
3.2.2 升温速率对Al-Cu-Zr-Ti-V合金中析出相的影响 |
3.3 升温速率对合金力学性能的影响 |
3.3.1 升温速率对合金硬度的影响 |
3.3.2 升温速率对合金高温拉伸性能的影响 |
3.4 结果分析与讨论 |
3.4.1 升温速率对合金微观组织的影响 |
3.4.2 升温速率对合金析出相的影响 |
3.4.3 升温速率对力学性能的影响 |
3.5 本章小结 |
4 微量Zr、Ti、V的添加对Al-Cu合金的影响 |
4.1 引言 |
4.2 不同热处理条件对合金微观组织和力学性能的影响 |
4.2.1 不同热处理温度对合金的微观组织和力学性能的影响 |
4.2.2 不同热处理时间对合金微观组织和力学性能的影响 |
4.3 Zr、Ti、V的添加对合金微观组织和力学性能的影响 |
4.3.1 Zr、Ti、V的添加对铸态组织的影响 |
4.3.2 Zr、Ti、V的添加对Al_3Zr析出相的影响 |
4.3.3 Al_3Zr析出相对合金高温拉伸性能的影响 |
4.3.4 Al_3Zr析出相对合金高温热稳定性能的影响 |
4.4 Al_3Zr析出相不均匀析出行为 |
4.5 结果分析与讨论 |
4.5.1 热处理条件对合金的微观组织和力学性能的影响 |
4.5.2 Al_3Zr析出相对合金高温稳定性能的影响 |
4.5.3 Al_3Zr析出相非均匀析出行为 |
4.6 本章小结 |
5 Al_3Zr析出相中的反相界面 |
5.1 引言 |
5.2 合金中的反相界面 |
5.2.1 反相界面的形成机理 |
5.2.2 Al_3Zr析出相中反相界面的类型 |
5.2.3 反相界面对合金结构转变的影响 |
5.3 结果分析与讨论 |
5.3.1 Al_3Zr析出相中反相界面的产生机理及类型 |
5.3.2 反相界面对Al_3Zr析出相结构转变的影响 |
5.4 本章小结 |
6 合金元素Cu对 Al_3Zr析出相的影响 |
6.1 引言 |
6.2 Cu元素对L12结构的稳定性的影响 |
6.3 Cu元素在析出相结构的转变中的作用 |
6.4 结果分析与讨论 |
6.4.1 Cu元素对Al_3Zr结构稳定性的影响 |
6.4.2 Cu元素对Al_3Zr析出相结构转变的影响 |
6.5 本章小结 |
7 结论与创新点 |
7.1 主要结论 |
7.2 研究工作的创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
附录 |
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
B.学位论文数据集 |
致谢 |
四、Cu_3Au中脱合金层产生内应力的分子动力学模拟(论文参考文献)
- [1]陶瓷刀具ACS切削镍基单晶合金加工表面质量研究[D]. 娄在祯. 长春工业大学, 2021
- [2]汽车用6000系铝合金的各向异性及烤漆硬化效应研究[D]. 段晓鸽. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]超声和直流电作用下Sn/Cu体系的溶解及润湿行为研究[D]. 孙学敏. 兰州理工大学, 2021(01)
- [4]SiC陶瓷表面活化及钎焊工艺与机理研究[D]. 陈祖斌. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [5]基于金属有机骨架化合物的电极材料及其电化学性能[D]. 葛晓丽. 山东大学, 2020(04)
- [6]锂金属电池金属锂负极及其界面优化的研究[D]. 孙昌志. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020(03)
- [7]锂负极行为的原位观测及界面调控[D]. 郭雁鹏. 华中科技大学, 2020(01)
- [8]合金元素对Ag/(Al、Cu、Au)界面性质影响的第一性原理研究[D]. 彭成. 重庆理工大学, 2020(08)
- [9]钯在铜线键合中的作用机理研究[D]. 杜亚红. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]微合金化Al-Cu-(Zr,Ti,V)铸造合金组织和性能及Al3Zr稳定性研究[D]. 赵明琦. 重庆大学, 2019(01)