本文關鍵詞：Al在SiC纖維上的熔鹽電沉積及其電化學過程研究

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【摘要】：鋁合金具有許多優(yōu)良的性能,如比重小、導熱導電性能好、耐腐蝕、可加工性好等,在工業(yè)、民用等各個領域得到廣泛的應用。其中,鋁銅合金也被稱之為硬鋁合金,具有良好的力學性能。隨著工業(yè)的發(fā)展,對材料也提出了越來越高的要求。將鋁或其合金作為基體,與性能優(yōu)良、與金屬相容性好的SiC纖維復合在一起,使材料既具有鋁合金的特點,又具有纖維比強度、比模量高的性能,是金屬基復合材料中很重要的一種材料。利用物理氣相沉積法先制備出先驅絲,再通過熱壓法制備的復合材料纖維體積分數可控,排布均勻,且不易損傷,但設備價格較高,金屬利用率底。因此,尋找開發(fā)低成本的制備先驅絲的工藝就變的很有必要。本論文在LiCl-KCl-AlCl_3(2wt.%)熔鹽體系中采用熔鹽電解法制備了鋁銅合金,并對其電化學反應過程進行了分析;用脈沖電沉積的方法在鍍銅的碳化硅纖維上沉積鋁,制備了鋁基復合材料先驅絲,并對其電化學反應過程及制備工藝進行了研究。1.在熔鹽體系中采用循環(huán)伏安法、方波伏安法和開路計時電位法對Al3+在銅基底和鉬基底上的電化學還原過程進行了分析,并用電化學沉積的方法在銅基底上沉積了鋁銅間金屬化合物,用XRD和SEM對樣品的形貌和結構進行了表征。實驗結果表明,在648K的溫度條件下,Al3+在銅基底上除了鋁單質的析出之外發(fā)生了三個還原反應,生成了三種鋁銅間金屬化合物。采用恒電位電解的方法制備了不同相組成的鋁銅合金,通過XRD進行分析得到三種化合物分別是Al4Cu9,Al Cu和Al2Cu。2.采用化學鍍的方法在碳化硅纖維表面沉積了銅鍍層,探討了不同氫氧化鈉添加量對沉積的銅層的影響,并用SEM對碳化硅纖維表面形貌進行了分析。實驗結果表明,當氫氧化鈉添加量是2.5g時得到的鍍層光亮致密,質量最好,而且銅層的電化學穩(wěn)定性良好。3.用循環(huán)伏安法和開路計時電位法研究了在LiCl-KCl-AlCl_3(2wt.%)熔鹽體系中在碳化硅纖維和鍍銅碳化硅纖維上的電化學還原過程,對比了在銅電極和鍍銅碳化硅纖維上的電化學過程。并用脈沖電沉積技術在鍍銅碳化硅纖維上采用不同的電流密度沉積鋁制備了先驅絲,應用SEM對先驅絲表面形貌進行了表征。實驗結果表明,純碳化硅纖維導電性能較差,且與金屬鋰形成化合物,在鍍銅碳化硅與銅基底上的電化學過程相似,也生成了三種金屬間化合物。當電流大小在0.6m A的時候,表面形貌較好,致密且較為均勻。
【關鍵詞】：熔鹽電解 鋁銅合金 碳化硅纖維 化學鍍
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB331
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 鋁銅合金概述11-12
• 1.1.1 鋁及鋁合金11-12
• 1.1.2 鋁銅合金12
• 1.2 鋁基復合材料12-17
• 1.2.1 復合材料的定義與分類12-13
• 1.2.2 金屬基復合材料概述13
• 1.2.3 鋁基復合材料的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.4 碳化硅纖維增強金屬基復合材料的制備方法15-16
• 1.2.5 碳化硅纖維與鋁之間的界面反應及處理方法16-17
• 1.3 熔鹽電解制備合金材料的發(fā)展17-19
• 1.3.1 熔鹽簡介17-18
• 1.3.2 熔鹽電解制備合金材料的方法18-19
• 1.4 本論文的研究意義與內容19-21
• 第二章 實驗方法與表征21-29
• 2.1 實驗材料與裝置21-22
• 2.1.1 實驗試劑及原料21
• 2.1.2 實驗設備21-22
• 2.1.3 實驗裝置22
• 2.2 實驗前的準備及實驗流程22-24
• 2.2.1 電極的預處理22-23
• 2.2.2 熔鹽電解質的預處理23-24
• 2.3 電化學測試方法及制備24-27
• 2.3.1 實驗中用到的電化學測試方法24-25
• 2.3.2 制備方法25-27
• 2.4 樣品的分析與表征27
• 2.4.1 X射線衍射27
• 2.4.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡27
• 2.5 總結27-29
• 第三章 LiCl-KCl-AlCl_3熔鹽體系中Al-Cu合金的電化學形成研究29-41
• 3.1 熔鹽電沉積法制備鋁銅合金的發(fā)展29-30
• 3.2 實驗部分30
• 3.2.1 電化學儀器及實驗準備30
• 3.2.2 鋁銅合金的制備與表征30
• 3.3 形成Al-Cu合金的電化學測試及結果表征30-40
• 3.3.1 循環(huán)伏安法30-34
• 3.3.2 方波伏安法34
• 3.3.3 開路計時電位分析法34-35
• 3.3.4 恒電位電解和沉積物的表征35-40
• 3.4 總結40-41
• 第四章 鋁在碳化硅纖維上的電沉積41-51
• 4.1 前言41
• 4.2 實驗流程與準備41-42
• 4.2.1 實驗流程41
• 4.2.2 實驗藥品41-42
• 4.3 化學鍍銅及結果分析42-44
• 4.3.1 碳化硅纖維表面化學鍍銅實驗過程42
• 4.3.2 不同氫氧化鈉添加量對化學鍍銅的影響42-44
• 4.4 鍍銅碳化硅纖維的電化學測試44-47
• 4.4.1 循環(huán)伏安法44-46
• 4.4.2 開路計時電位法46-47
• 4.5 Al在SiC纖維上的脈沖電沉積47-49
• 4.5.1 電流密度對沉積層的影響47-48
• 4.5.2 樣品橫截面的SEM分析48-49
• 4.6 總結49-51
• 第五章 總結與展望51-52
• 5.1 總結51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻52-57
• 致謝57-58
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文目錄58-59

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本文編號：779903