在铜化学机械抛光过程中纳米级摩擦行为和变形

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 计算材料科学科学 计算材料科学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 研究铜 (Cu) 在用钻石尖进行纳米划痕时的机械行为和变形.
• 检查了划痕速度,深度,温度和粒度对材料反应的影响.

研究的目的:

• 了解控制纳米级铜变形的基本机制.
• 量化各种工艺参数对纳米削结果的影响.

主要方法:

• 使用LAMMPS软件进行分子动力学 (MD) 模拟.
• 利用伦纳德-斯 (LJ) 和嵌入式原子方法 (EAM) 潜力进行原子间相互作用.
• 采用同热和同热体 (NPT) 组件来控制300 K的温度,时间步骤为1 fs.

主要成果:

• 增加削速度和深度会导致更高的力,剪切应变,应力,堆积和工件温度.
• 较高的温度降低了划痕力和堆积,但增加了塑料变形和FCC到BCC/其他相位转换.
• 在多晶铜中,颗粒大小的减少减少了最大力 (反式霍尔-佩奇效应) 并改变了变形机制.

结论:

• 在铜中,纳米划痕引发了显著的塑性变形,相位转换 (FCC到HCP,BCC) 和缺陷形成 (堆叠缺陷,空白).
• 过程参数在纳米削过程中极大地影响机械反应和微观结构的演变.
• 模拟MD提供了宝贵的洞察力纳米级材料行为在tribological负载下.