cu纳米晶中的溶质扩散行为研究

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1、太原理：

2、：=大学硕士研究生学位论文Cu纳米晶中的溶质扩散行为研究摘要在本文中，针对溶质在纳米晶中的扩散问题，选择纯铜作基体，利用表面机械研磨处理的方法，在其表面得到一定厚度的纳米晶层。然后进行表面离子注入碳，表面涂覆银浆和电镀镍等处理，在纳米晶层内部或表面得到一定浓度的间隙或置换溶质原子，热处理后考察它们的扩散行为。通过x．射线衍射、SEM、TEM、HRTEM和AES等一系列的表征手段，研究了纳米晶层结构中溶质扩散后显微组织和浓度梯度变化，得到如下结论：(1)纳米晶材料中，晶界占大量的分数，且空位浓度增加，离子注入过程中，碳原子可沿这些通道方便地迁移和聚集，从而提高了注入碳的浓度和深度。(2

3、)铜基体上离子注入碳，并经过适当的热处理后，会在其表面析出无定形碳和碳纳米洋葱，这是由电子束的照射作用引发的。碳原子快速扩散可能与纳米晶结构和离子辐照产生的损伤带来的缺陷(空位)有关。(3)铜表面纳米化后其晶粒稳定性可以保持到300。C，晶粒长大的趋势不是很明显。在纳米晶铜表面涂覆Ag浆和电镀Ni后，在较低温度太原理：[大学硕士研究生学位论文的扩散退火处理后，观察到了Ag原子和Ni原予在和纯铜纳米层界面处有扩散现象出现。经过初步计算，认为纳米晶中较低温度下扩散速度的提高是扩散激活能和扩散系数改变的结果，其最直接的原因是纳米晶中较低的空位形成能和原子迁移能。(4)在表面机械研磨制备纳米晶铜的过程

4、中，由于钢球或罐体接触疲劳产生剥落，这些碎屑会侵入铜基体。研究发现经过适当的热处理后，它们会和基体形成表面合金化层。这为快速、经济地获取表面耐磨、耐蚀等合金化层提供了新的途径。关键词：铜，离子注，纳米晶，扩散，合金化太原理：I：大学硕十研究生学位论文lNVESTIGATIoNOFDIFFUSIONBEHAVIOROFSOLUTEATOMSINNANoCRYSTALLINECOPPERABSTRACTInthispaper,nanocrystallinelayerisobtainedbySMATonthesurfaceofpurecopperinordertoinvestigatediffusi

5、onbehaviorofsoluteinit．Bycarbonionimplantation，paintingAgslurryandelectricplatingNiinto／onthesurfaceofnanocrystallinecopper,somestablediffusionsourcesareobtained，inwhichtheatomsareinterstitialorsubstitutional．Thespecimenstreatedareannealedatgiventemperaturesforsometimetostudymicrostructuresandconcen

6、trationprofilesofthesolutebymeansofXRD，SEM，TEM，HRTEMandAES．Theconclusionscanbedrawnasfollows：(1)Inthenanocrystallinematerials，concentrationanddepthofcarbonionimplantationareenhancedduetolargeamountofgrainboundariesandvacanciescontained，whichcarbonatomswilleasilymigrateandsegregatealong．(2)Amorphousc

7、arbonandcarbonnano—onionsaresynthesizedbycarbonionimplantationintocoppersubstrateheatedatgiventemperatures，whichistheresultofelectronbeamirradiation．Thefastdiffusionpossiblyrelatestothenanocrystallinestructuresandtheirradiationinducedinjurybyionbeams．(3)Thenanosizedgrainsstillexistwithoutobviouscoar

8、seningat300。C．DiffusionphenomenaoninterfacebetweenSilver／Nickellayers，whicharepaintedorelectroplatedonthesurfaceofnanocrystallinecopperrespectively,andcoppersubstrateisobservedafterannealedatlowertemp