金屬鎳電沉積過程中枝晶生長的分形研究.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，而枝晶生長是電沉積過程中存在的一個非常重要的問題，在以電解法生產(chǎn)金屬時，往往會因為枝晶的生長而影響生產(chǎn)的正常進行，而有時則要求有特殊形態(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，對枝晶生長的過程和形貌進行研究，深入了解這一生長現(xiàn)象，實現(xiàn)沉積物形態(tài)的可控生長，無疑會對在錯綜復雜的工業(yè)生產(chǎn)過程的順利

2、進行以及優(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稱性，但因其形貌上呈現(xiàn)出的極不規(guī)則、極其復雜的幾何特征，用傳統(tǒng)的歐氏幾何來處理這一非線性的生長問題是十分困難的，甚至于無法獲得數(shù)值解，分形幾何學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，人們廣泛地將計算機應用于各種生長過程的模擬中，計算機模擬的一個主要優(yōu)點是可以隨意地設定或改變各種參數(shù)，并可以完成大量繁瑣的工作量，最后產(chǎn)生一個人們期待的或者意

3、想不到的結(jié)果。對于分形電沉積的計算機模擬，具有重大的應用價值，可以解決一些經(jīng)典電化學未能顧及的問題，并實現(xiàn)對枝晶生長情況更為真實客觀地理解和把握，從而引導出更為精細的結(jié)論，這無疑更加有利于進一步從機理上研究枝晶的生長問題。 本文通過對DLA分形模型進行改進，使用計算機對金屬在以點電極、平行板電極作為陰極進行電沉積時所生成的沉積產(chǎn)物的形貌進行了模擬，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)合概率時生成沉積物的形貌，進而

4、從分形維數(shù)的角度對模擬結(jié)果之間存在的差異進行了比較、說明。在此基礎上，分別以點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情況為實例進行了試驗，得到了沉積產(chǎn)物形貌與相關條件的相互關系，并對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間的變化情況進行了測定、分析，同時從物理學的角度對枝晶的生長進行研究，從而實現(xiàn)了二維條件下，不同情況時金屬生長規(guī)律和形態(tài)定量的研究，最后，從分形維數(shù)的角度對試驗獲得的金屬鎳電沉積產(chǎn)物形貌與