导读:本文包含了簇模型论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:模型,合金,光谱,路由,原子,电阻率,分子。
簇模型论文文献综述
张娈[1]（2019）在《基于团簇模型设计的(Fe,Co,Ni)-B基非晶合金及其在45钢表面激光熔覆的研究》一文中研究指出非晶合金具有高的强度、硬度、良好的耐磨性和耐蚀性等,但非晶态的获取通常需要严格的控制合金成分区间以及达到极高的冷却速率(105 K/s)。通常情况下,大部分的二元或叁元体系的非晶合金往往只能形成厚度以微米计量的薄带状成品,其叁维尺寸远达不到块体材料的标准,因而制约了非晶合金在结构材料中的应用。激光熔覆是表面快速加工的重要技术手段之一,其本质是远离平衡态的快速加热以及快速冷却的综合物理冶金过程。以往大量使用硬质材料作为熔覆母材,其成分和组织的不均匀性是激光熔覆需要克服的主要缺点。而利用非晶合金作为熔覆材料母材至少带来两方面优势:首先,非晶合金可以提供成分和组织均匀的熔覆材料,无论是粉末还是条带状态均有利于后续熔覆工艺的控制,具有优良的熔覆性能;其次,采用价格低廉的(Fe,Co,Ni)-B基非晶合金可以在绝大部分金属基体表面大面积制备出合金涂层,特别是含有非晶和晶化相的复相涂层具有很好的减磨性和耐磨性能,因此非晶态熔覆合金的研发和制备得到表面工程技术领域的广泛重视。本文试图研究3d过渡族金属TM(Fe,Co,Ni)加类金属M(B,Si)体系的非晶合金及其熔覆行为。采用团簇加连接原子模型对(Fe,Co,Ni)-B二元合金体系进行成分解析,给出具有最优非晶形成能力的理想团簇成分式,并利用C02激光光源在45钢基体上对已给出的合金体系的成分进行了熔覆实验。在Fe-B-Si体系中选用不同成分的非晶合金进行了熔覆实验,同时还对比了熔覆材料在晶态和非晶态两种情况下的熔覆效果,验证了非晶粉末具有更加优异的熔覆性能。选取高非晶形成能力的多元Co基非晶合金成分在45钢表面进行激光熔覆,在不同的工艺下获得了不同非晶含量的涂层。用Ni元素替换Co基非晶合金中部分Co元素,同样可以获得高非晶形成能力的合金成分,进行激光熔覆后,熔覆层内没有非晶相生成,且硬度和耐磨性均下降。具体研究成果如下:(1)以团簇加连接原子模型理论为基础,对Fe-B、Co-B和Ni-B二元合金体系中与非晶形成相关相结构进行解析。根据密堆团簇的筛选判据可得出Fe-B二元合金体系密堆团簇为:[Fe-Fe12]、[B-Fe9]和[B-B2Fe8];Co-B二元合金体系密堆团簇为:[Co-Co12]、[B-Co9]和[B-B2Co8];Ni-B二元合金体系密堆团簇为:[Ni-Ni12]、[B-Ni9]和[B-B2Ni8]。结合理想非晶合金24电子理论,构建了Fe-B、Co-B和Ni-B二元合金体系理想非晶团簇式,分别为:[B-B2Fe8]Fe、[B-Co9]B和[B-Ni9]B。在Fe-B二元合金基础上,保持最稳定的[B-B2Fe8]Fe团簇式结构不变,将第叁组元Si原子分批次替代壳层B原子的位置,形成了两种新的团簇式[B-BSiFe8]Fe和[B-Si2Fe8]Fe,这两种团簇式在非晶最佳形成能力成分点 Fe75B15Si10的理想比例为 4:1,采用 Fe75B115Si10=4[B-BSiFe8]Fe+1[B-Si2Fe8]Fe 的中程序模型解析Fe-B-Si叁元非晶最佳成分。(2)选取不同成分的Fe-B-Si叁元非晶合金在45钢表面上进行了激光熔覆试验。将成分为Fe79.73B8.86Si11.41母合金分别采用球磨破碎和甩带研磨两种方式制备成晶态和非晶态复合粉末。Fe79.73B8.86Si11.41非晶粉末具有较高的热稳定性,其Tm和T1的值分别为1417 K和 1448 K,Tg、Trg(Trg=Tg/T1)值分别约在729.43 K和0.503 附近。Fe75B15Si10对应的Tx、Tm和T1的值分别为838 K,1402 K和1474 K。对比晶态和非晶态两种粉末的物相结构以及对应的熔覆层宏观质量、结构、组织及性能分析可知:在相同的熔覆能量条件下,非晶复合粉末的熔覆性能优于晶态粉末。采用非晶复合粉末所获得的熔覆层表面及内部没有气孔和裂纹,与基体形成了良好的冶金结合,其组织为细小均匀的树枝晶,各元素在熔覆层内分布较为均匀,受固溶强化、位错强化和细晶强化的影响,其硬度及耐磨性与基体相比都有较为明显的提高。对比Fe79.73B8.86Si11.41与Fe75B15Si10两种非晶合金粉末的熔覆效果可知,Fe79.73B8.86Si11.41具有更加接近共晶点的成分,因此具有更窄的熔化区间,其形成的熔覆层宏观质量较好。通过对熔覆层的硬度以及耐磨性的对比可知,Fe75B15Si10涂层中B含量较高,硬度和耐磨性好于Fe79.73B8.86Si11.41涂层。(3)采用激光熔覆技术在45钢表面制备了 Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8高非晶含量的复合涂层。该合金成分为前期实验发现的具有最佳形成能力的非晶合金,可以形成直径4mm的块体金属玻璃。所获得的熔覆层具有明显的分层结构,可划分为叁个不同的区域:表面区域为非晶基体上弥散分布的Co2B等轴树枝晶结构;过渡区由树枝状晶或柱状晶的Co2B相迭加晶间析出的Co3B相构成;界面结合区则是由αα-(Co,Fe)基体上析出的α'-(Co,Fe)相所组成。随着激光功率的增加,合金涂层表面区非晶的体积分数明显增加,平均硬度值降低,耐磨性和减磨性逐渐提升,当激光功率达到4.0 kW时,熔覆层非晶含量最高,磨损体积最小。与叁元Fe基非晶合金形成的熔覆涂层相比,Co基熔覆层的硬度和耐磨性均有较大提升。(4)在Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8合金成分基础上,用Ni元素替代部分Co元素后,均获得了同样具有高非晶形成能力的合金成分:Co55.1Ni6.1B26.2Si7.8Ta4.8,Co49.0Ni12.2B26.2Si7.8Ta4.8,Co42.8Ni18.4B26.2Si7.8Ta4.8和Co36.8Ni24.4B26.2Si7.8Ta4.8。对以上四种成分的非晶合金粉末在45钢基体上进行激光熔覆试验,没有得到含有非晶的熔覆层,而是形成了中间区是由α-(Co,Fe,Ni)固溶体上分布着CoB,Co3B和Co3Ta金属间相的复合涂层。随着Ni含量的增加,熔覆层的平均硬度降低,在6.1 at.%Ni样品中显微硬度最高约为17 Gpa,在硬度较低的12.2 at.%Ni样品中,达到最小摩擦系数(～0.38)和磨损体积(～6×10-4mm3)。与没有添加Ni的Co基非晶复合涂层相比,硬度及耐磨性均下降。(本文来源于《大连理工大学》期刊2019-06-03）
郑月红[2]（2018）在《基于团簇模型设计的高稳定性铜合金》一文中研究指出铜及铜合金由于具备良好的导电、导热和加工性能等优点,在诸多领域广泛应用,但其在实际应用中还存在着稳定性差的问题,例如易与介质材料发生互扩散,易氧化,铜氮化合物易分解导致不能氮化等。解决这类问题常用的方法是进行合金化,但大多数能改善铜合金稳定性的元素在铜中的固溶度都极低,单独添加这类元素很难实现完全固溶或者弥散析出。为了克服这个问题,本论文引入稳定固溶体团簇模型,以团簇比例的方式添加合金化元素,再根据铜合金服役环境所要求的稳定性,合理控制合金化元素的添加总量,最终设计制备了系列高稳定性的铜合金。论文主要结论如下:1、基于稳定固溶体团簇模型设计合金成分,利用团簇原子之间的强相互作用,可将难溶元素带入到基体晶格中,实现难溶元素的完全固溶。本文针对互连结构中铜易与介质材料发生互扩散的问题,以该模型为指导,在充分考虑添加元素可形成的团簇种类、混合焓、原子尺寸、电子浓度等因素后,选择了与Cu能无限互溶的Ni作为第二组元,Fe、Cr、V、Mo、Ti、Nb、Ta、Sn和Zr等九种元素作为第叁组元M,设计并制备了硅基无扩散阻挡层Cu-Ni-M薄膜,通过Ni与M之间的强相互作用,将这类难溶于铜或在铜中易扩散的阻挡元素带入到了铜晶格中。实验结果表明,Cu-Ni-M薄膜的稳定性与M的原子半径、价电子数以及扩散性能相关,除M为Fe的系统,其他系统都能以较少的合金元素添加量实现铜合金薄膜稳定性的提高,抑制了界面的Cu-Si互扩散,同时获得了较低的低电阻率。实验和热力学计算结果也表明,薄膜退火后的稳定性、电阻率与团簇比例有直接关系,在M/Ni比为理想团簇比例1/12附近时,体系的吉布斯自由能变化最低,能够获得最好的稳定性。2、采用稳定固溶体团簇模型为指导设计合金成分时,调整合金化元素的添加比例可有效控制其在合金中的固溶和析出,同时利用团簇原子间的强相互作用,可实现难溶元素在基体中的弥散分布。基于该模型设计制备的高稳定性抗氧化Cu-Ni-Cr(Cr+Fe)系列合金中,调整Cr(Cr+Fe)/Ni的比例,有效控制了抗氧化元素的固溶和析出,且通过Cr(Cr+Fe)与Ni之间的强相互作用,实现了抗氧化元素在基体中的弥散分布。抗高温氧化实验结果表明,析出相氧化物的生长形态会明显影响合金的抗氧化性能,其中Cu-Ni-Cr合金的抗氧化能力主要与外氧化层中是否形成连续的Cr氧化层有关,而合金中弥散析出的Cr有利于连续氧化层的形成;Cu-Ni-(Cr+Fe)合金中,Fe与Cr相比较,不能够起到优先氧化的作用,且析出相氧化物呈现垂直于基体生长的柱状结构,形成很多的氧气扩散通道,导致其抗氧化性能急剧下降。3、稳定固溶体团簇模型可实现多组元合金化元素的固溶和析出,将其进一步扩展到高稳定性可氮化铜合金的设计方面,利用元素间的相互作用,使亲氮元素优先于铜与氮反应生成稳定氮化物,有效回避了铜氮化合物易分解的问题,初步解决铜不能氮化的问题。首先通过含氮铜合金薄膜的制备和分析确认,弥散分布的Cr、Zr和Ti等亲氮元素与N之间的强相互作用,能够使N以Cr2N,Zr2N,TiN和Ti2N等化合物的形式稳定存在于铜合金薄膜中,进而提高了薄膜的硬度和稳定性;进一步在块体可氮化合金的设计中引入模型,选择Cr作为第叁组元、能同时溶于Cu和Cr的AI元素作为第二组元,设计制备了可氮化Cu-Al-Cr合金,其中Al与Cr之间的强相互作用,能使亲氮元素Cr弥散分布于铜中,同时调整Cr/Al比例,也可以控制亲氮元素析出含量和尺寸。合金经等离子体渗氮后,由于N与析出元素的强相互作用,合金表面优先生成稳定的高硬度的氮化物,从而提高铜合金表面硬度和耐磨性。(本文来源于《大连理工大学》期刊2018-07-19）
张建斌[3]（2018）在《粉煤灰混凝土徐变的簇模型研究》一文中研究指出粉煤灰混凝土(FAC)现已被广泛地应用于不同结构中。粉煤灰会改变混凝土的水化进程,使得既有基于普通混凝土试验的徐变模型对粉煤灰混凝土徐变不再适用。本文通过引入簇模型建立了粉煤灰混凝土的徐变模型,将粉煤灰混凝土看作由粗骨料和水泥砂浆组成的两相材料,同时将水泥砂浆虚拟为与水化过程相关的不断形成的簇单元的集合。粉煤灰混凝土的徐变的本质是簇单元的粘弹性变形,本文模型利用成熟度模型来描述簇单元的演化,将每个簇单元看作粘弹性单元的复合物,并且考虑了粗骨料和水泥砂浆间的应力重分布以及水泥水化过程中新旧簇单元的应力重分布。同时,通过对现有试验数据的拟合,确定了不同粉煤灰掺量下混凝土成熟度模型的相关参数和粘弹性系数。通过与其他徐变模型的对比分析,证明了本文提出的模型具有适用性较强、较为准确的优点。(本文来源于《公路交通科技(应用技术版)》期刊2018年07期）
韩凯明[4]（2018）在《基于双团簇模型的医用Zr基块体金属玻璃成分设计及性能研究》一文中研究指出Zr基块体金属玻璃(BMGs)具有高强度、耐磨、耐蚀和优良的生物相容性,有望发展成为一类重要的生物医用器件材料。然而,该类材料存在制备条件苛刻、制作成本高等问题。特别是:已知大玻璃形成能力(大GFA,特指临界直径达厘米级)的Zr基块体金属玻璃通常含有Ni或贵金属组元,且难以兼具高的室温塑性。这严重制约了 Zr基BMGs实用化。针对这些问题,本文首先总结了已有金属玻璃的单团簇模型,并针对其不足,基于大玻璃形成能力的多组元金属玻璃与相关二元共晶点的成分与结构关联,构建了大玻璃形成能力金属玻璃的双团簇模型,解析了具有大玻璃形成能力合金成分的典型特征,并从Zr-Al-Cu和Zr-Al-Co叁元系出发,发展出不含Ni和贵金属组元、兼具大玻璃形成能力和高室温塑性的Zr基块体金属玻璃;进一步,通过添加适量合金化组元,在低真空条件下,采用工业级原料制备出大玻璃形成能力的Zr基块体金属玻璃,成本大为降低。细胞毒性实验表明这些低成本、高性能Zr基块体金属玻璃的生物相容性明显优于传统医用Ti-6Al-4V合金,适合作为新一代医用器件材料。主要研究内容与成果如下:首先,针对单团簇模型难以分析大GFA多组元块体金属玻璃合金成分的不足,构建了块体金属玻璃合金的双团簇模型,通过解析已有超大玻璃形成能力的块体金属玻璃(常含Ni或贵金属组元)的成分特征,提出了大玻璃形成能力金属玻璃的成分设计方案和步骤。接着从共晶点 Zr72.4Cu276 ≈[Cu-Zr14 + Zr-Cu4Zr9]Cu4 = Zr24Cu9 出发,设计出无 Ni和贵金属组元的Zr63.5Al9Cu23Fe4.5合金成分,普通铜模铸造条件下其临界直径达10 mm。进而,以Zr63 5Al9Cu23Fe4.5成分为基础,通过适量添加Nb、Hf、Ti等合金化元素,采用工业纯原料,在1 Pa级低真空下,成功获得临界直径达厘米级的低成本Zr60.5Nb3Al9Cu23Fe4.5、Zr60.5Hf3Al9Cu23Fe4.5 及 Zr60.5Ti3Al9Cu23Fe4.5 块体金属玻璃合金,成本大幅下降。上述叁种低成本块体金属玻璃还具有良好的室温塑性、耐磨、耐蚀性和生物相容性。其中,Zr60.5Nb3Al9Cu23Fe4.5合金的室温压缩塑性约为5%;与传统生物医用材料Ti-6Al-4V合金相比,在同等条件下该合金的磨损量不及其1/2;在PBS中其自腐蚀电流密度比Ti-6Al-4V合金的低两个数量级;CCD-986sk细胞在该合金中存活率(～63.2%)也明显高于Ti-6Al-4V合金(～46.6%)。最后,为获得高比强度的生物医用器件材料,从Zr-Co二元系出发,利用块体金属玻璃的双团簇模型,设计出以Zr18Al6Co8-xCux为代表的一类适合用作生物器件材料的高强度、高刚度、高室温塑性的Zr基块体金属玻璃(其室温屈服强度>2.0GPa,杨氏模量>90GPa,塑性形变>3.5%)。(本文来源于《大连理工大学》期刊2018-06-30）
张艳姣[5]（2018）在《基于分层多簇模型无线传感器网络中生命周期最大化的路由算法研究》一文中研究指出继计算机、互联网之后,物联网即将掀起全球信息产业发展中的第叁次浪潮,成为未来世界全新一代信息技术的重要组成部分,无线传感器网络(WSNs)作为物联网的基础,未来拥有着无限的发展潜力。但是在WSNs中,由于节点能源受限,实现网络生命周期最大化,延长网络生存时间仍然是当前面临的巨大挑战。本文充分利用机会路由的广播特性,结合能量感知特征以及基于最短路径的特性,综合考虑以下叁个因素,即当前节点的剩余能量、链路传输能量消耗、当前节点到达目的节点的最短剩余跳数。尽可能地选择综合性能较优异的节点进行转发数据包,既避免了多次选择最短路径上的节点导致部分节点能量过早耗尽死亡的情况,又充分考虑了每个候选转发节点的当前剩余能量及到达目的节点链路消耗问题,设置路由度量OSRMi,提出了一种创新性的基于最短路径的能量感知机会路由算法MOSRE(Multi-source Opportunity Shortcut Routing Base on Energy Aware)。通过一系列的仿真实验证明,该协议能够在一定程度上提高吞吐率、数据包分组投递率,有效地减少无线传感器网络中能量消耗,提升网络的性能。基于3层结构的分层多簇无线传感器网络,本文构建了簇头节点间路由矩阵的模型,进一步综合分析了病态系统理论,就矩阵求解中存在的病态问题进行研究,提出了衡量路由矩阵变化大小的路由矩阵条件数RK(A),根据RK(A)的大小可以衡量路由路径的变化对整个链路的影响,进而选择最优的路由路径。并通过4节点网络模型示例来进行说明,验证该条件数对路径选择的作用。当网络中路由路径发生变化时,通过控制条件数的大小来控制路由路径的选择,最大限度地减少对其他链路的影响,延长网络生命周期。(本文来源于《华中师范大学》期刊2018-05-01）
张宇,王清,董红刚,董闯,张洪宇[6]（2018）在《基于团簇模型设计的镍基单晶高温合金(Ni,Co)-Al-(Ta,Ti)-(Cr,Mo,W)及其在900℃下1000 h的长期时效行为》一文中研究指出基于团簇加连接原子模型,通过Ta-Ti和Ni-Co互换对第一代镍基单晶高温合金进行成分设计,并对所设计的A组和B组成分系列进行选晶法单晶制备、初熔温度测试、标准热处理和900℃、1000 h长期时效。其中,A组为[Al-Ni_(11)Co_1](Al_1Ta_xTi_(0.5-x)Cr_1W_(0.25)Mo_(0.25)),x=0、0.25和0.5(对应Ta和Ti的质量分数分别为0Ta-2.65Ti、4.82Ta-1.26Ti和9.32Ta-0Ti);B组为[Al-Ni_(12-y)Co_y](Al_1Ta_(0.25)Ti_(0.25)Cr_1W_(0.25)Mo_(0.25)),y=1.5、1.75、2和2.5(对应的Co质量分数分别为9.43Co、11Co、12.57Co和15.71Co)。在A组合金中,随Ta的增加(Ti的降低),初熔温度升高,均超过1330℃,其中9.32Ta-0Ti最高,在1335~1340℃之间;标准热处理后g/g′负错配度从-0.262%减小到-0.247%;长期时效中g′的粗化得到抑制,9.32Ta-0Ti的粗化速率最低(K=5.6×10~(-5)mm~3/h)。对于B组合金,Co含量变化未明显改变初熔温度和长期时效g′粗化速率,但初熔温度同样超过1330℃,Co作用主要体现在提高标准热处理后的g′体积分数(约69%)和减小g′尺寸(约0.55 mm)。2组合金的粗化速率均接近叁代单晶合金水平(K≈(2.08~3.82)×10~(-5)mm~3/h)。(本文来源于《金属学报》期刊2018年04期）
丁松园,任斌,田中群[7]（2018）在《基于离子修饰簇模型的单分子结的拉曼光谱-电导关联性的理论研究》一文中研究指出在分子电子学中,金属电极-分子-金属电极分子结的单分子电导性质强烈依赖于分子锚定基团和电极的成键性质.然而其成键性质难以在室温下获得.前期本课题组结合钓鱼模式针尖增强拉曼光谱(FM-TERS)和电导测量联用系统,在室温下同时获得单分子的拉曼光谱和电导值,进而发现了单分子电导值与拉曼强度随偏压变化同增同减的关联现象.本文尝试发展一种离子修正的簇模型并计算不同偏压下模型分子4-4′联吡啶(BPy)的分子电导和拉曼光谱,再现实验观察到的关联现象.进一步基于最高占据轨道和最低非占据轨道近似的两能级模型,从理论上推导出Au-BPy-Au分子结中单分子电导和单分子拉曼光谱的关联性函数,从而揭示了这种关联性的内在物理化学本质.(本文来源于《中国科学:化学》期刊2018年02期）
于丰,白亮,李刚,王洪信[8]（2017）在《一种基于事件区域的能量最优分簇模型》一文中研究指出根据无线传感器网络的应用特征,提出了一种基于事件区域的成簇模型,并针对此模型采用能量最佳原则实施簇头选举,将事件区域内的活跃节点作为成簇对象,选择能量最佳节点作为簇头组织成簇。通过仿真,从网络能量利用效率和簇头平均能耗两个方面分别分析了所提成簇算法与低功耗自适应集簇分层型协议算法的特点。结果表明,基于事件区域的改进算法能够很好地均衡网络中节点的能量消耗,改善能量利用效率,使网络更具稳定性,延长了网络的有效寿命。(本文来源于《中国计算机用户协会网络应用分会2017年第二十一届网络新技术与应用年会论文集》期刊2017-12-21）
张婧,董绍楠,侯晓霞,袁晓涵,毕树平[9]（2017）在《Al(H_2O)~(3+)_6水交换反应溶剂效应的量子化学团簇模型-密度泛函理论方法研究》一文中研究指出在气相模型、极化连续模型、超分子模型和超分子-极化连续模型的基础上,采用量子化学团簇模型-密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平下系统地开展了以下研究:优化得到Al(H_2O)~(3+)_6水交换反应的反应物、过渡态和产物构型,采用MP2方法在相同基组水平下计算得到相应的单点能,考虑零点振动能、热力学校正项和熵等参数的影响,计算得到Al(H_2O)~(3+)_6水交换反应的Gibbs自由能变和反应速率常数k_(ex)。计算结果表明:GP-SM//MP2-PCM和GP-SM-PCM//MP2-PCM模型得到的k_(ex)相近,并且与文献值相符,说明GP-SM//MP2-PCM模型可以充分考虑真实溶剂效应和主体溶剂效应,适用于Al(H_2O)~(3+)_6体系水交换反应的模拟。(本文来源于《分析科学学报》期刊2017年05期）
甘汉麟,彭亮,顾凤龙[10]（2017）在《应用TiO_2团簇模型研究对溴苯甲醛在不同溶剂中的光催化还原选择性》一文中研究指出采用密度泛函理论方法(DFT)研究了对溴苯甲醛(4-BBA)在乙腈和乙醇溶剂中的光催化还原反应机理。本文中采用了Ti3O9H6团簇模型模拟TiO2表面。计算结果表明,在乙腈中,4-BBA的脱溴反应可在底物与团簇都具有额外的光生电子时快速地发生,之后夺取乙腈分子中的氢原子生成苯甲醛(BA);而在乙醇中,由于乙醇与乙腈分子在提供质子或氢原子的能力上的差别,以及乙醇分子和4-BBA之间形成强的氢键,使得醛基还原反应比脱溴反应能垒更低, 4-BBA将发生醛基还原反应生成对溴苯甲醇(4-BBH)。该研究结果与之前的实验[1]和理论[2]研究结果一致。(本文来源于《第十叁届全国量子化学会议论文集——第叁分会：量子、经典和统计反应动力学》期刊2017-06-08）
簇模型论文开题报告
（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：
铜及铜合金由于具备良好的导电、导热和加工性能等优点,在诸多领域广泛应用,但其在实际应用中还存在着稳定性差的问题,例如易与介质材料发生互扩散,易氧化,铜氮化合物易分解导致不能氮化等。解决这类问题常用的方法是进行合金化,但大多数能改善铜合金稳定性的元素在铜中的固溶度都极低,单独添加这类元素很难实现完全固溶或者弥散析出。为了克服这个问题,本论文引入稳定固溶体团簇模型,以团簇比例的方式添加合金化元素,再根据铜合金服役环境所要求的稳定性,合理控制合金化元素的添加总量,最终设计制备了系列高稳定性的铜合金。论文主要结论如下:1、基于稳定固溶体团簇模型设计合金成分,利用团簇原子之间的强相互作用,可将难溶元素带入到基体晶格中,实现难溶元素的完全固溶。本文针对互连结构中铜易与介质材料发生互扩散的问题,以该模型为指导,在充分考虑添加元素可形成的团簇种类、混合焓、原子尺寸、电子浓度等因素后,选择了与Cu能无限互溶的Ni作为第二组元,Fe、Cr、V、Mo、Ti、Nb、Ta、Sn和Zr等九种元素作为第叁组元M,设计并制备了硅基无扩散阻挡层Cu-Ni-M薄膜,通过Ni与M之间的强相互作用,将这类难溶于铜或在铜中易扩散的阻挡元素带入到了铜晶格中。实验结果表明,Cu-Ni-M薄膜的稳定性与M的原子半径、价电子数以及扩散性能相关,除M为Fe的系统,其他系统都能以较少的合金元素添加量实现铜合金薄膜稳定性的提高,抑制了界面的Cu-Si互扩散,同时获得了较低的低电阻率。实验和热力学计算结果也表明,薄膜退火后的稳定性、电阻率与团簇比例有直接关系,在M/Ni比为理想团簇比例1/12附近时,体系的吉布斯自由能变化最低,能够获得最好的稳定性。2、采用稳定固溶体团簇模型为指导设计合金成分时,调整合金化元素的添加比例可有效控制其在合金中的固溶和析出,同时利用团簇原子间的强相互作用,可实现难溶元素在基体中的弥散分布。基于该模型设计制备的高稳定性抗氧化Cu-Ni-Cr(Cr+Fe)系列合金中,调整Cr(Cr+Fe)/Ni的比例,有效控制了抗氧化元素的固溶和析出,且通过Cr(Cr+Fe)与Ni之间的强相互作用,实现了抗氧化元素在基体中的弥散分布。抗高温氧化实验结果表明,析出相氧化物的生长形态会明显影响合金的抗氧化性能,其中Cu-Ni-Cr合金的抗氧化能力主要与外氧化层中是否形成连续的Cr氧化层有关,而合金中弥散析出的Cr有利于连续氧化层的形成;Cu-Ni-(Cr+Fe)合金中,Fe与Cr相比较,不能够起到优先氧化的作用,且析出相氧化物呈现垂直于基体生长的柱状结构,形成很多的氧气扩散通道,导致其抗氧化性能急剧下降。3、稳定固溶体团簇模型可实现多组元合金化元素的固溶和析出,将其进一步扩展到高稳定性可氮化铜合金的设计方面,利用元素间的相互作用,使亲氮元素优先于铜与氮反应生成稳定氮化物,有效回避了铜氮化合物易分解的问题,初步解决铜不能氮化的问题。首先通过含氮铜合金薄膜的制备和分析确认,弥散分布的Cr、Zr和Ti等亲氮元素与N之间的强相互作用,能够使N以Cr2N,Zr2N,TiN和Ti2N等化合物的形式稳定存在于铜合金薄膜中,进而提高了薄膜的硬度和稳定性;进一步在块体可氮化合金的设计中引入模型,选择Cr作为第叁组元、能同时溶于Cu和Cr的AI元素作为第二组元,设计制备了可氮化Cu-Al-Cr合金,其中Al与Cr之间的强相互作用,能使亲氮元素Cr弥散分布于铜中,同时调整Cr/Al比例,也可以控制亲氮元素析出含量和尺寸。合金经等离子体渗氮后,由于N与析出元素的强相互作用,合金表面优先生成稳定的高硬度的氮化物,从而提高铜合金表面硬度和耐磨性。
（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。
簇模型论文参考文献
[1].张娈.基于团簇模型设计的(Fe,Co,Ni)-B基非晶合金及其在45钢表面激光熔覆的研究[D].大连理工大学.2019
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