Cu-Ni扩散反应层形成的TFDC模型

TFDC(Thomas-Fermi-Dirac-Cheng)电子理论的核心思想是"材料研究中,界面边界条件起着十分重要的作用,其边界条件是电子密度处处连续"。建立Cu/Ni相界面扩散反应的TFDC模型对于扩散连接工艺中相界面扩散反应的研究具有重要的意义。文中以Cu-Ni相界面为例,首先依据TFDC电子理论、利用其电子密度处处连续的边界条件,论述了Cu/Ni相界面扩散反应层的形成和生长,然后建立了Cu/Ni相界面扩散反应的TFDC模型。扩散反应层的形成和长大是各相层界面电子密度连续的结果,二元金属扩散反应层的研究可以借助于TFDC电子理论进行深入研究。

程开甲:半生埋名,为国铸盾

程开甲(1918年8月-2018年11月),物理学家,中国科学院院士。中国核武器研究的开创者之一,在核武器的研制和试验中做出突出贡献。开创、规划领导了抗辐射加固技术新领域研究,是我国定向能高功率微波研究新领域的开创者之一。出版了我国第一本固体物理学专著,提出了普遍的热力学内耗理论,导出了狄拉克方程,提出并发展了超导电双带理论和凝聚态TFDC电子理论。1985年获国家科技进步奖特等奖,1999年被授予“两弹一星”功勋奖章。2013年获国家最高科学技术奖。

铬膜制备及其膜内残余应力研究

对六价镀铬的工艺进行研究,在45℃、电流密度为15A·dm-2时电沉积出光亮平整、无缺陷的铬膜。在此基础上在纯铁基体上电沉积制备出一系列不同厚度的铬薄膜,并对其残余应力进行测量和研究。结果表明:Cr膜的平均残余应力和分布残余应力均为拉应力,由于Cr膜在较薄时残余应力的骤降,可判断出其残余应力主要来自于Cr膜的界面应力,与基于Thomas-Fermi-Dirac-Cheng(TFDC)电子理论的判断结果相一致。

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。

Cu粉和Sn粉相界面扩散溶解层的研究

采用粉末烧结的方法制备出了Cu/Sn扩散溶解层;利用光学和电子显微镜观察了该扩散溶解层的形貌,用X射线衍射和能谱技术分析了该扩散溶解层的相组成;依据TFDC电子理论对Cu/Sn扩散溶解层的结构进行了讨论。研究发现,Cu粉和Sn粉在200℃,10h的烧结过程中,Sn原子不断扩散进入到Cu晶体中,在Cu粉和Sn粉颗粒界面处,先后依次形成一定厚度的Cu_6Sn_5、Cu_(81)Sn_(22)、Cu_(39)Sn_(11)和Cu_(327.92)Sn_(88.08)金属间化合物扩散溶解层,该扩散溶解层的结构为Cu相、界面Cu/Cu_(327.92)Sn_(88.08)、Cu_(327.92)Sn_(88.08)相、界面Cu_(327.92)Sn_(88.08)/Cu_(39)Sn_(11)、Cu_(39)Sn_(11)相、界面Cu_(39)Sn_(11)/Cu_(81)Sn_(22)、Cu_(81)Sn_(22)相、界面Cu_(81)Sn_(22)/Cu_6Sn_5、Cu_6Sn_5相、界面Cu_6Sn_5/Sn;4种金属间化合物相呈"层"状分布。

Ni/Zn扩散溶解层的初步研究

采用粉末烧结方法,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱技术,研究了Ni-Zn体系固相烧结时粉末界面处形成的扩散溶解层的微观形貌和相结构,并利用TFDC电子理论讨论了扩散溶解层的形成机理。研究表明,Ni粉和Zn粉在200℃,15h的烧结过程中,Zn原子不断扩散进入到Ni晶体中,在Ni粉颗粒基体上形成了由NiZn和Ni3Zn22金属间化合物构成的“带状”扩散溶解层。

纳米管形成与内应力

依据TFDC(Thomas-Fermi-Dirac-Cheng)电子理论的内应力机理预测和阐述了几个重要的实验现象:镀在基底上的膜层中具有很大的内应力;将基底腐蚀掉后,所镀的纳米级复合膜层可以卷曲形成纳米管;在基底上注入电子密度不同的材料可改变膜中的内应力。

纳米复合薄膜特异电容机制探讨(英文)

TFDC(Thomas-Fermi-Dirac-Cheng)electrontheory用于分析讨论了纳米复合薄膜二极层中电子的特性。根据TFDC电子理论研究和实验测试提出了纳米复合薄膜二极层特异电容产生的机制。

Mg粉和Zn粉烧结形成金属间化合物的研究

采用粉末烧结的方法制备Mg-Zn烧结体,利用光学和电子显微镜观察了Mg粉和Zn粉扩散反应区域的形貌,X射线衍射和能谱技术分析了该扩散反应区域的相组成;依据TFDC电子理论对扩散反应区域中金属间化合物的形成机制进行了讨论。研究发现,Mg粉和Zn粉在200℃,30 h的烧结过程中,Zn原子不断扩散进入到Mg晶体中,在Mg粉和Zn粉颗粒界面处,先后依次形成MgZn,MgZn2和Mg7Zn33种金属间化合物。