电沉积制备Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的超塑性研究

摘要

纳米材料由于其具有特殊和优异的物理和力学性能，成为材料领域的研究热点之一。脉冲电沉积非常简单，并可以制备高密度、无孔洞、组织可控的纳米材料和复合材料，是超塑性研究中的理想模型材料，但是在变形时纳米纯金属的晶粒由于晶界缺乏钉扎元素而容易长大，在一定程度上损失了材料良好的纳米效应。纳米增强相的加入可以细化基体晶粒，并起到阻碍晶粒长大的作用，达到在变形过程中稳定材料组织的目的。本文采用脉冲电沉积方法制备了含不同Al2O3颗粒的Al2O3/Ni-Co纳米复合材料，研究添加剂、Al2O3颗粒对材料组织、力学性能和热稳定性的影响，通过超塑单向拉伸实验研究Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的超塑性。
　　采用脉冲电沉积的方法制备了Al2O3/Ni-Co纳米复合材料，并对不同成分制备所得材料的基本性能进行了分析。平均电流密度为2A/dm2，温度为50℃时，以1,4丁炔二醇为添加剂制得材料晶粒为180nm；以糖精为添加剂，加入20nm、50nm、100nmAl2O3颗粒所得材料晶粒分别为35nm、25nm、40nm，大部分晶粒呈等轴状。糖精的细化效果明显优于1,4丁炔二醇，Al2O3对材料也有明显的细化效果。
　　借助DSC和SEM，对Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的热稳定性能进行了研究。实验表明晶粒长大推迟，说明材料有较高的热稳定性，但经过热处理的材料晶粒仍然不可避免地出现了长大现象。
　　通过拉伸实验研究Al2O3/Ni-Co纳米复合材料和Ni-Co纳米材料的超塑性。拉伸实验温度分别为450℃、500℃、550℃，应变速率范围为8.33×10-4s-1，1.67×10-3s-1和1.67×10-2s-1，基于实验结果和分析，含50nmAl2O3颗粒材料低温超塑性最优，在550℃得到的最佳材料的的延伸率达到632％。
　　通过SEM分析Al2O3/Ni-Co纳米复合材料和Ni-Co纳米材料在超塑拉伸时的断口，分析其断裂特征、晶粒运动特征以及位错、硫元素偏析对超塑变形的协调作用。温度是诱发超塑变形时晶粒长大的主要因素。Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的晶粒长大现象远不如Ni-Co纳米材料明显。

目录

电沉积制备Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的超塑性研究

SUPERPLASTIC PROPERTIES OF Al2O3/Ni-Co NANOCOMPOSITE FABRICATED BY ELECTRODEPOSITION

摘要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 金属基纳米复合材料的制备技术

1.3 纳米材料的超塑性

1.4 电沉积制备纳米材料

1.5 选题意义及主要研究内容

第2章 Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的制备

2.1 引言

2.2 实验材料及制备方法

2.3 Al2O3/Ni-Co纳米复合材料分析方法

第3章 添加剂及Al2O3颗粒尺寸对Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的影响

3.1 引言

3.2 添加剂、颗粒度对Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的影响

3.3 Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的热稳定性分析

3.4 本章小结

第4章 Al2O3/Ni-Co纳米复合材料的超塑性能研究

4.1 引言

4.2 拉伸条件对含不同Al2O3颗粒纳米材料超塑性的影响

4.3 不同尺寸Al2O3颗粒对材料超塑性的影响

4.4超塑协调变形机制

4.5本章小结

结论

参考文献

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