本文關(guān)鍵詞：Al在SiC纖維上的熔鹽電沉積及其電化學(xué)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(dǎo)熱導(dǎo)電性能好、耐腐蝕、可加工性好等,在工業(yè)、民用等各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。其中,鋁銅合金也被稱之為硬鋁合金,具有良好的力學(xué)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(fù)合在一起,使材料既具有鋁合金的特點,又具有纖維比強(qiáng)度、比模量高的性能,是金屬基復(fù)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(qū)絲,再通過熱壓法制備的復(fù)合材料纖維體積分?jǐn)?shù)可控,排布均勻,且不易損傷,但設(shè)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(qū)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(xué)反應(yīng)過程進(jìn)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(fù)合材料先驅(qū)絲,并對其電化學(xué)反應(yīng)過程及制備工藝進(jìn)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(xué)還原過程進(jìn)行了分析,并用電化學(xué)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(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明,在648K的溫度條件下,Al3+在銅基底上除了鋁單質(zhì)的析出之外發(fā)生了三個還原反應(yīng),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(jìn)行分析得到三種化合物分別是Al4Cu9,Al Cu和Al2Cu。2.采用化學(xué)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(jìn)行了分析。實驗結(jié)果表明,當(dāng)氫氧化鈉添加量是2.5g時得到的鍍層光亮致密,質(zhì)量最好,而且銅層的電化學(xué)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(xué)還原過程,對比了在銅電極和鍍銅碳化硅纖維上的電化學(xué)過程。并用脈沖電沉積技術(shù)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(qū)絲,應(yīng)用SEM對先驅(qū)絲表面形貌進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明,純碳化硅纖維導(dǎo)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(xué)過程相似,也生成了三種金屬間化合物。當(dāng)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(guān)鍵詞】：熔鹽電解 鋁銅合金 碳化硅纖維 化學(xué)鍍
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(fù)合材料12-17
• 1.2.1 復(fù)合材料的定義與分類12-13
• 1.2.2 金屬基復(fù)合材料概述13
• 1.2.3 鋁基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.4 碳化硅纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)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(yīng)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(nèi)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(shè)備21-22
• 2.1.3 實驗裝置22
• 2.2 實驗前的準(zhǔn)備及實驗流程22-24
• 2.2.1 電極的預(yù)處理22-23
• 2.2.2 熔鹽電解質(zhì)的預(yù)處理23-24
• 2.3 電化學(xué)測試方法及制備24-27
• 2.3.1 實驗中用到的電化學(xué)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(jié)27-29
• 第三章 LiCl-KCl-AlCl_3熔鹽體系中Al-Cu合金的電化學(xué)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(xué)儀器及實驗準(zhǔn)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(xué)測試及結(jié)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(jié)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(zhǔn)備41-42
• 4.2.1 實驗流程41
• 4.2.2 實驗藥品41-42
• 4.3 化學(xué)鍍銅及結(jié)果分析42-44
• 4.3.1 碳化硅纖維表面化學(xué)鍍銅實驗過程42
• 4.3.2 不同氫氧化鈉添加量對化學(xué)鍍銅的影響42-44
• 4.4 鍍銅碳化硅纖維的電化學(xué)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(jié)49-51
• 第五章 總結(jié)與展望51-52
• 5.1 總結(jié)51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-57
• 致謝57-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄58-59

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本文編號：779903