金屬鎳電沉積過程中枝晶生長(zhǎng)的分形研究.pdf

1、金屬電沉積方法是現(xiàn)在冶金生產(chǎn)中用于金屬提取的一種很重要的制備工藝，而枝晶生長(zhǎng)是電沉積過程中存在的一個(gè)非常重要的問題，在以電解法生產(chǎn)金屬時(shí)，往往會(huì)因?yàn)橹У纳L(zhǎng)而影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，而有時(shí)則要求有特殊形態(tài)的枝晶的形成，例如本課題組正在采用噴射電沉積制備泡沫金屬的研究，就需要產(chǎn)生特殊形態(tài)的枝晶以形成泡沫金屬所需的孔隙。所以，對(duì)枝晶生長(zhǎng)的過程和形貌進(jìn)行研究，深入了解這一生長(zhǎng)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)沉積物形態(tài)的可控生長(zhǎng)，無(wú)疑會(huì)對(duì)在錯(cuò)綜復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程的順利

2、進(jìn)行以及優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的制造有所幫助。這些沉積生成的枝晶，具有奇妙的形式上的對(duì)稱性，但因其形貌上呈現(xiàn)出的極不規(guī)則、極其復(fù)雜的幾何特征，用傳統(tǒng)的歐氏幾何來(lái)處理這一非線性的生長(zhǎng)問題是十分困難的，甚至于無(wú)法獲得數(shù)值解，分形幾何學(xué)的建立為這一研究提供了新的思路。 結(jié)合分形幾何的基本理論，人們廣泛地將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于各種生長(zhǎng)過程的模擬中，計(jì)算機(jī)模擬的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是可以隨意地設(shè)定或改變各種參數(shù)，并可以完成大量繁瑣的工作量，最后產(chǎn)生一個(gè)人們期待的或者意

3、想不到的結(jié)果。對(duì)于分形電沉積的計(jì)算機(jī)模擬，具有重大的應(yīng)用價(jià)值，可以解決一些經(jīng)典電化學(xué)未能顧及的問題，并實(shí)現(xiàn)對(duì)枝晶生長(zhǎng)情況更為真實(shí)客觀地理解和把握，從而引導(dǎo)出更為精細(xì)的結(jié)論，這無(wú)疑更加有利于進(jìn)一步從機(jī)理上研究枝晶的生長(zhǎng)問題。 本文通過對(duì)DLA分形模型進(jìn)行改進(jìn)，使用計(jì)算機(jī)對(duì)金屬在以點(diǎn)電極、平行板電極作為陰極進(jìn)行電沉積時(shí)所生成的沉積產(chǎn)物的形貌進(jìn)行了模擬，并模擬了不同離子沉積速度、沉積過程中不同階段和不同結(jié)合概率時(shí)生成沉積物的形貌，進(jìn)而

4、從分形維數(shù)的角度對(duì)模擬結(jié)果之間存在的差異進(jìn)行了比較、說(shuō)明。在此基礎(chǔ)上，分別以點(diǎn)電極下和平行板電極下金屬鎳噴射電沉積過程中枝晶的二維生長(zhǎng)情況為實(shí)例進(jìn)行了試驗(yàn)，得到了沉積產(chǎn)物形貌與相關(guān)條件的相互關(guān)系，并對(duì)金屬鎳電沉積過程中，外加電壓或通過裝置的電流隨沉積時(shí)間的變化情況進(jìn)行了測(cè)定、分析，同時(shí)從物理學(xué)的角度對(duì)枝晶的生長(zhǎng)進(jìn)行研究，從而實(shí)現(xiàn)了二維條件下，不同情況時(shí)金屬生長(zhǎng)規(guī)律和形態(tài)定量的研究，最后，從分形維數(shù)的角度對(duì)試驗(yàn)獲得的金屬鎳電沉積產(chǎn)物形貌與