力、电作用下coble蠕变

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1、力、电作用下的Coble蠕变摘要Coble蠕变本来是一个比较经典的问题，指在高温作用下由晶界扩散引起的蠕变。由高温引起的超塑性在很多金属材料中都被研究过。但是随着科技的不断进步，越来越多的新型材料的出现，特别是纳米材料，一些科学家通过实验发现纳米晶体在较低的温度或室温情况下就会发生超塑性。目前的实验表明，纳米晶体材料的超塑性机理是由晶界扩散（Coble蠕变）引起的，但是在晶粒尺寸、形状不变的情况下，为什么会发生这么大的变形，现有的模型和理论还是不能解释这种新奇的变形行为。本文主要研究在力、电作用下的多晶金属材料的Coble蠕变。己有的研究

2、局限于单向应力作用下的蠕变，而大部分结构的蠕变都发生在复杂应力下。本文研究了单向应力、复杂应力状态下的Coble蠕变问题。同时，由于薄膜材料的发展，以及电子元件日趋微型化的要求，研究材料在电场作用下的晶界蠕变也成为当前微电子器件可靠性分析需要解决的问题。本文首次建立了在电场作用下的Coble蠕变的解析解。关键词：Coble蠕变，晶界扩散，界面扩散，应力迁移，电迁移CoblecreepinpolycrystallinemetallicmaterialsinducedbystressandelectromigrationAbstractCob

3、lecreepisaclassicalproblemoriginally.Itmeansthecreepinducedbygrainboundarydiffusionundertheconditionofhightemperature.Superplasticbehaviorhasbeenresearchedinavarietyofmetallicsystemsduringhightemperaturedeformation.Astheprogressoftechnologies,especiallytheappearanceofnewm

4、aterials,thepossibilityofsuperplasticityinnanometer-crystallinematerialsatlowtemperatures,evenatroomtemperature,isreportedinmolecular-dynamicssimulationsandinexperimentalevidences.Ithasbeenverifiedthatthemechanismofthesuperplasticityinnanometer-crystallinematerialswasgene

5、ratedbythegrainboundarydiffusion(CobleCreep).Oneoftherecurringquestionsinsuperplasticitybehavioristhemannerbywhichthepolycrystallineaggregateasawholedeformsplasticallywithoutchanginggrainshapeandsize,especiallywhenanelongationof5,000%wasobservedinnanocrystallinecopperatro

6、omtemperature.Thisnovelbehavoircouldnotbeexplainedbypresentmodelsandtheories.Inthispaperwepresentamodelandderiveanalyticalsolutionsforstressandelectromigration-inducedCoblecreepinpolycrystallinemetallicmaterialstoexplaintheobservednovelsuperplasticitybehavior.Thecreepdriv

7、enbyuniaxialstresshasbeenextensivelyresearched,butinpracticemostofcreepoccursincomplexstressstates.Inthispaper,weconsiderthecreepnotonlyinuniaxialstressbutalsoinbiaxialstressstatesbasedonanextendedLeemodel.Inaddition,Electromigrationdrivenatomicdiffusioninmetalshasbeengen

8、eratingtremendousresearchinterestbothasamechanismofplasticdeformationandasafailuremechanismofint