本文關(guān)鍵詞： 納米晶Co-Ni合金 脈沖電沉積 晶粒長(zhǎng)大 相變 納米孿晶　出處：《上海交通大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：材料的晶粒尺度在納米級(jí)別時(shí)會(huì)在力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)以及化學(xué)催化等各個(gè)方面顯示出優(yōu)越的性能。然而,要保持納米晶材料的性能要求其晶粒尺寸及相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。通常,在加熱的過(guò)程中納米晶材料都會(huì)發(fā)生晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程,金屬材料在溫度變化或是形變過(guò)程中往往還會(huì)發(fā)生相結(jié)構(gòu)變化,這些都會(huì)對(duì)納米晶材料的性能造成影響。因此,研究納米晶材料的晶粒長(zhǎng)大和相變以及其相互間的影響有重要作用。納米材料中納米孿晶等亞結(jié)構(gòu)的引入可以對(duì)其各方面的綜合性能進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。近些年來(lái)的研究對(duì)納米孿晶金屬的一些基本力學(xué)性能、物理性能已有初步的認(rèn)識(shí)。但有關(guān)納米孿晶強(qiáng)化機(jī)理和納米孿晶金屬的發(fā)展還面臨許多挑戰(zhàn),包括發(fā)展納米孿晶金屬的制備方法及工藝等。本文通過(guò)脈沖電沉積方法制備了成分可控的納米晶Co-Ni合金,經(jīng)過(guò)退火和拉伸后觀察到了納米孿晶結(jié)構(gòu)。研究的內(nèi)容主要為三個(gè)部分:1.納米晶Co-Ni合金的脈沖電沉積制備;2.納米晶Co-Ni合金的晶粒長(zhǎng)大與相變;3.納米孿晶的形成及性能。利用DSC、XRD和TEM等手段研究了脈沖電沉積方法制備的納米晶Co-Ni合金在升溫及拉伸過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化,包括晶粒長(zhǎng)大和相變。結(jié)果顯示納米晶粒對(duì)Co-Ni合金中的HCP→FCC相變具有抑制作用,而晶粒長(zhǎng)大過(guò)程和該相變則相互促進(jìn)。因此,納米晶Co-Ni合金中晶粒長(zhǎng)大與HCP→FCC相變總是同時(shí)發(fā)生,這一耦合過(guò)程可以被溫度或形變所觸發(fā),觸發(fā)的條件為足夠高的溫度或足夠大的應(yīng)變量。納米晶Co-Ni合金經(jīng)過(guò)晶粒長(zhǎng)大與HCP→FCC相變后形成了納米孿晶結(jié)構(gòu),其晶粒直徑為幾百納米而孿晶片層厚度為40nm左右,晶粒內(nèi)部的納米孿晶具有很高的密度以及不同的取向。對(duì)納米孿晶的形成機(jī)制及性能的研究顯示該納米孿晶結(jié)構(gòu)在晶粒長(zhǎng)大與相變共同作用下形成,兩種結(jié)構(gòu)變化缺一不可。這一通過(guò)晶粒長(zhǎng)大與相變的耦合過(guò)程獲得納米孿晶結(jié)構(gòu)的方法如果可以推廣到其他的體系中,將為制備高質(zhì)量納米孿晶材料提供了新的思路和方法。同時(shí),具有納米孿晶結(jié)構(gòu)的Co-Ni合金在4.2K至1000K超寬溫度范圍內(nèi)顯示出結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,納米孿晶結(jié)構(gòu)本身是其具有超高穩(wěn)定性的主要原因。
[Abstract]:The grain size of materials in mechanical, thermal, electromagnetism at the nanometer level, various optical and chemical catalysis showed excellent performance. However, to maintain the properties of nanocrystalline materials for its grain size and phase structure stability. Usually, process of nanocrystalline materials in the heating process will occur grain growth the metal material changes in temperature or deformation process often happens phase structure changes, which will have an impact on the performance of nanocrystalline materials. Therefore, the grain of nanocrystalline materials and the growth of the mutual influence and transformation plays an important role. The introduction of nano twinned nano materials such as sub structure can be integrated the performance of all aspects of further optimization. Some basic mechanical properties research in recent years on the physical properties of nano twinned metal, has an initial understanding. But the nano twin Grain strengthening mechanism and the development of nano twinned metal still faces many challenges, including the development of nano twinned metal preparation method and process. The nanocrystalline Co-Ni alloy composition controllable pulse electrodeposition method to prepare, after annealing and stretching was observed. The content of nano twinned structure includes three parts 1.: the pulse of nanocrystalline Co-Ni alloy electrodeposition; grain 2. nanocrystalline Co-Ni alloy growth and transformation; the formation and properties of 3. nano twinned. Using DSC, XRD and TEM were used to investigate the structural changes of pulse electrodeposition method for preparation of nanocrystalline Co-Ni alloy during heating and stretching process, including the grain growth and phase transformation. The results showed that nano grain has inhibitory effect on HCP and FCC transformation in Co-Ni alloy, and the grain growth process and the phase change is mutual promotion. Therefore, nanocrystalline Co-Ni alloy grain grow At the same time, FCC and HCP have always phase transition, the coupling process can be triggered by temperature or deformation, the trigger conditions for a sufficiently high temperature or large enough strain. The nanocrystalline Co-Ni alloy through grain growth and HCP to FCC transformation after the formation of the nano twinned structure, the grain diameter of several hundred nanometers and the twin film thickness is about 40nm and the nano twinned grains with high density and different orientation. To study the forming mechanism and properties of nano twin crystal showed that the nano twinned grain growth in the formation and interaction of transformation, two kinds of structural changes are indispensable. The grain growth and phase transition process by coupling the obtained if the method of nano twinned structure can be extended to other systems, will provide new ideas and methods for the preparation of high quality nano twinned materials. At the same time, with nano twinned structure The structure stability is shown in the ultra wide temperature range from 4.2K to 1000K, and the nanostructure itself is the main reason for its super high stability in the Co-Ni alloy.

【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.16;TB383.1

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