基于电子理论Fe基体上电沉积Cu膜内的应力研究

采用电镀法在Fe基体上电沉积Cu膜.用悬臂梁法在线测量了沉积过程中的Cu膜内的平均应力,进而研究了Cu膜内的应力分布及应力来源.结果表明,Cu膜内的平均应力和分布应力均为拉应力,它们均随膜厚的增加而减小.Cu膜内的界面应力很大,而生长应力很小.再者,基于改进的Thomas-Feimi-Dirac(TFDC)电子理论,对Fe基体上Cu膜内由界面应力引起的平均应力做出了初步估算.结果表明,理论估算结果与实验结果的应力性质完全相同,其值也较接近.这说明理论计算模型具有一定的准确性.     

去应力退火对Cu膜纳米压入蠕变性能影响的研究

在JGP560V磁控溅射镀膜设备上镀制多晶Cu膜，选取沉积态和经过3h去应力退火的退火态两种Cu膜，利用纳米压入技术测量了其室温下的蠕变性能。试验结果显示去应力退火后的Cu膜残余应力反而升高；且其室温蠕变性能与沉积态的Cu膜有很大的不同；随保载载荷升高，两种状态下的Cu膜蠕变应力指数均升高。分析认为这是由于退火造成膜基体系内应力的变化，同时减少了薄膜中的各种点缺陷和线缺陷，从而改变了Cu膜蠕变性能的结果。     

基于电子理论Ni基体上电沉积Cu膜内应力研究

采用电沉积法在Ni基体上制备Cu膜。悬臂梁法在线测量沉积Cu膜后的Ni基片挠度,由测得的挠度值计算出Cu膜内的平均内应力和分布内应力。结果表明,Cu膜内的平均内应力和分布内应力均随膜厚的增加而急剧减小。膜内的界面应力很大,而生长应力很小。基于改进的Thomas-Feimi-Dirac-Cheng(TFDC)电子理论,对由于界面电子密度调整而引起的Cu膜内平均内应力作出了初步估算。结果表明,理论估算结果与实验结果较接近。这说明理论计算模型具有较高的准确性。     

基于电子理论的电镀薄膜内应力分析（英文）

用电镀方法在Fe、Ni和Ag基体上沉积Cu膜,在Fe和Ag基体上沉积Ni膜,在Cu基体上沉积Ag膜,在Fe基体沉积Cr膜,以及在Ag基体上沉积Ag膜,在Ni基体上沉积Ni膜和在Cu基体上沉积Cu膜。采用悬臂梁法原位测量了除Cr膜外其他薄膜的平均内应力。结果表明,薄膜和基体为异种材料时薄膜内界面应力很大,而为同种材料时界面应力为零。由悬臂梁的弯曲方向得到的界面应力的性质与由改进的Thomas-Fermi-Dirac电子理论得到的结果一致。     

基于有限元对Ag-Cu-Ti钎焊金刚石膜残余应力分析

采用Ansys有限元分析软件运用非线性分析的方法对Ag—Cu—n钎焊金刚石膜后的残余应力进行了数值模拟。在模拟中考虑了温度对材料性能的影响，计算了钎料对金刚石的热应力，并给出了钎料不同厚度情况下的残余应力。而后采用激光拉曼光谱对应力进行测量表明，有限元模拟结果与试验测试数据相吻合，相对误差不超过10％。     

热处理对两种铜膜结合强度的影响

采用PVD和CVD技术制备Cu/TiN/PI试样，研究表明，TiN薄膜可以有效地阻挡Cu向PI基板内部扩散，CVD工艺制备的Cu膜内部残余应力很小，Cu膜有相对高的结合强度；而PVD制备的Cu膜，在有TiN阻挡层存在的情况下，Cu膜内存在拉应力，拉应力降低了Cu膜结合强度，300℃退火可以消除膜内残余应力，结合强度提高。     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布。主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响。研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反。界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮。     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布.主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响.研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反.界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮.     

基片负偏压对Cu膜纳米压入硬度及微观结构的影响

测试了不同溅射偏压下Cu膜的纳米压入硬度，探讨了溅射偏压、残余应力及压痕尺寸效应对Cu膜硬度的影响。结果表明，随着溅射偏压的增大，薄膜晶粒尺寸及残余压应力均减小，导致薄膜的硬度增大，并在-80V达到最大值，随后有所降低。同时薄膜中的压痕尺寸效应对薄膜硬度随压入深度的分布有很大的影响。     

Cu掺杂类金刚石薄膜应力降低机制的第一性原理研究

目的比较不同浓度Cu掺杂类金刚石薄膜的性能变化规律,并分析Cu掺杂对薄膜性能变化的作用机制。方法建立密度为2.03 g/cm^3、2.87 g/cm^3的不同Cu原子数分数(1.56%~7.81%)掺杂类金刚石薄膜(Cu-DLC)初始模型,采用NVT和NOSE温度调节法模拟熔融退火及淬火过程,以及基于广义梯度近似(GGA)的共轭梯度法优化几何模型,运用CASTEP计算Cu-DLC模型的径向分布函数(RDF)、sp3-C含量、体积模量、键长和键角分布等,并探讨Cu掺杂对DLC膜应力变化的影响机制。结果随Cu含量的增加,薄膜中sp3-C杂化比例增加。与DLC相比,Cu掺杂DLC的RDF中第一峰和第二峰的位置发生显著偏移,薄膜中残余应力随着Cu含量的增加先减小后增大,Cu含量为1.56%时,残余应力最小(7.2 GPa)。Cu含量增加导致总键角分布的峰值降低,峰宽向小键角移动,总键长分布峰值降低,在长键长方向产生小而宽的峰。结论C Cu的弱键特性及扭曲的键角、键长得到松弛,对薄膜残余压应力的降低有显著作用,在较高Cu浓度条件下,扭曲的C C键比例增加,形成了更多扭曲的C Cu和Cu Cu结构是导致残余应力增加的关键因素。     

不锈钢和Ti基体上Cu，Ag，Ni膜中的内应力研究

用电镀工艺在不锈钢基体上镀制了Cu,Ag,Ni膜的Ti基体上制备了Ni膜，并用悬臂梁法和X射法测量了膜中的残余应力。并基于改进的TFD模型，对任意膜厚下由界面电子转移引起的膜内应力作了理论估算。结果表明，理论估算所给出的膜内应力与实验测量值具有可比性，这说明理论计算模型具有较高的准确性和膜内残余应力主要由界面电子转移引起。     

局部焊后热处理加热宽度的直接评定方法

局部焊后热处理通常用改善焊接接头的性能和消除焊接残余应力。影响局部焊后热处理的因素很我,其中加热宽度是最重要的一个控制参数。然后对于加热宽度的确定,各国标准规定就很不一致。本语文采用粘弹塑性有限元分析,提出一个基于残余应力消除效果的局部焊后热处理的直接评定方法。该方法可清楚地显示整个热处理过程的应力变化并可找到临界的加热宽度。对存在原始焊接残余应力随加热宽度的增加而降低,当加热宽度达到一定值,残余     

纤维排布方式对SiC/Ti材料残余应力影响的有限元分析

采用三维有限元法模拟SiC/Ti-6Al-4V复合材料界面的残余应力分布,分析纤维排列方式对纤维一侧界面残余应力的影响。结果表明,纤维排列方式对纤维一侧界面径向、轴向和周向残余应力均有较大影响,其中纤维六方排列时纤维一侧界面残余应力沿纤维周向分布均匀,且周向残余应力小,不易在界面形成径向裂纹,是较为理想的纤维排列方式。     

纤维排布方式对SiC/Ti材料残余应力影响的有限元分析

采用三维有限元法模拟SiC/Ti-6Al-4V复合材料界面的残余应力分布,分析纤维排列方式对纤维一侧界面残余应力的影响。结果表明,纤维排列方式对纤维一侧界面径向、轴向和周向残余应力均有较大影响,其中纤维六方排列时纤维一侧界面残余应力沿纤维周向分布均匀,且周向残余应力小,不易在界面形成径向裂纹,是较为理想的纤维排列方式。     

真空压力浸渗制备CF/Al复合材料热收缩与残余应力数值模拟与实验研究

针对连续碳纤维增强铝基复合材料(CF/Al复合材料),采用细观力学数值模拟与热性能试验结合的方法,研究了真空压力浸渗制备过程中的热收缩行为和热残余应力分布。结果表明,复合材料的横向热收缩应变量远大于轴向热收缩应变量,且具有横观各向同性,纤维随机分布的单胞有限元模型能够准确地预测复合材料轴向与横向热收缩行为曲线;复合材料制备完成后纤维和基体合金分别处于压应力和拉应力状态,基体和纤维的横向残余应力均小于其轴向残余应力,且均表现出横观各向同性;基体合金在轴向残余拉应力作用下会出现不同程度的损伤现象,特别是纤维间距较小部位过高的残余应力会引发界面的局部失效,从而不利于发挥复合材料承载性能,减少纤维局部偏聚是进一步改善提高复合材料力学性能的重要技术手段。     

Stress analysis of high temperature ZrO2 insulation coatings on Ag using finite element method

The aim of this study is to investigate residual stresses occurred during cooling procedure of ZrO₂ insulation coating on Ag substrate for magnet technologies. ZrO₂ coatings were produced on Ag tape substrate by using a reel-to-reel sol–gel technique. SEM inspection showed that ZrO₂ coatings had mosaic structures. ANSYS finite element software was used to calculate the temperature and stress distribution of the ZrO₂/Ag structure. The effect of coating thickness on residual stresses was also examined. The results obtained showed that thermal stresses in ZrO₂ coating and Ag substrate were considerably affected by the cooling time and coating thickness. It is concluded the thermal stresses increase with increase of film thickness.     

Determination of interfacial fracture energies of Ni films on titanium and stainless steel substrates by peel test

The interracial fracture energy G, which includes the effect of residual stress, was deduced for Ni films on titanium and stainless steel substrates based on the energy-balance argument and the numerical method for the work expenditure Gdb of Moidu et al. The estimated interracial fracture energies G are independent of the film thickness, the peel angle and the residual stress. The value of G for Ni films on a stainless steel substrate is about 5.47-6.08N/m for various peel angles θ, while 5.33-6.72 N/m for Ni films on titanium substrate with various film thickness h. The effect of the residual stress on the peel strength P/b was also discussed.     

TiO2纳米管薄膜的脱层现象（英文）

分别通过曲率法和基体拉伸应变测试方法研究TiO2纳米管薄膜的残余应力和脱层行为。结果表明:TiO2纳米管薄膜的内残余应力为-54MPa。TiO2纳米管薄膜室温样、250°C退火样和400°C退火样的脱层出现点的应变依次为2.6%、5.1%和8.6%,半径依次为27.5、17.1和19.4μm。TiO2纳米管薄膜室温样、250°C退火样和400°C退火样的真实临界脱层应力为220.4、394.5和627.9MPa。在脱层条件下,对界面剪滞模型进行修订,并对TiO2纳米管薄膜界面剪切强度进行多项式拟合。由于拟合结果与裂纹密度的分析结果能很好吻合,因此界面剪滞模型的修订方程和多项式拟合方程均为可信的。