【摘要】：納米晶材料由于其優(yōu)異的性能得到了廣泛的研究和應(yīng)用,在眾多的制備技術(shù)中,電沉積法是一種傳統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)、靈活的制備方法,尤其噴射電沉積以其液相傳質(zhì)快、電流密度大的特點(diǎn),使其在制備納米晶金屬材料方面極具優(yōu)勢。但噴射電沉積制備的沉積層易出現(xiàn)針孔、麻點(diǎn)、結(jié)瘤等缺陷,影響納米晶金屬材料的性能。因此為了快速制備高質(zhì)量的納米晶金屬材料,本文提出了動柔性摩擦噴射電沉積方法,在自主設(shè)計(jì)的噴射電沉積設(shè)備和動柔性摩擦裝置的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探究動柔性摩擦的相關(guān)機(jī)理,以及接觸壓力、電流密度、陰極掃描速度對動柔性摩擦噴射電沉積制備納米晶鎳沉積層的影響。主要研究內(nèi)容如下:(1)提出了動柔性摩擦噴射電沉積方法。針對該方法設(shè)計(jì)了一套噴射電沉積設(shè)備和動柔性摩擦裝置,并利用壓力傳感器設(shè)計(jì)出可在線檢測動柔性摩擦接觸壓力的壓力檢測裝置。同時,在設(shè)備的兩個運(yùn)動方向上添加位移傳感器以保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性;使用TFT電阻式觸摸屏實(shí)現(xiàn)操作的便捷性,最后基于STM32+μC/OS-II的控制方案完成整套系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)。(2)試驗(yàn)研究了動柔性摩擦對噴射電沉積的作用機(jī)理。在分析噴射電沉積相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,針對設(shè)計(jì)的動柔性摩擦裝置,使用Fluent流體仿真軟件分析在噴嘴附近增加動柔性摩擦對噴射電沉積液相傳質(zhì)和電流密度的影響。除此之外,通過前期對比試驗(yàn),探究動柔性摩擦在沉積層整平、驅(qū)氫除雜、晶粒細(xì)化等方面的作用機(jī)理。發(fā)現(xiàn)動柔性摩擦具有提升噴射電沉積極限電流密度和改善鍍層性能的良好作用。(3)試驗(yàn)研究了動柔性摩擦的接觸壓力對納米晶鎳鍍層性能的影響。利用設(shè)計(jì)的壓力檢測裝置,在不同接觸壓力下制備納米晶鎳鍍層,由此分析得出接觸壓力的大小對沉積層的性能具有重要的影響。當(dāng)接觸壓力控制得當(dāng)時,動柔性摩擦噴射電沉積制備的納米晶鎳鍍層表面平整、致密,晶粒細(xì)化至13.5nm,硬度從475HV增加到527HV,鍍層的耐腐蝕性也得到顯著提高。(4)使用動柔性摩擦噴射電沉積制備了納米晶鎳塊體。在前面研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探索如何快速制備高質(zhì)量的鎳塊體,對比研究了陰極掃描速度和電流密度對沉積層性能的影響。試驗(yàn)得出動柔性摩擦可將噴射電沉積的可用電流密度提高到250A/dm~2以上,沉積層依舊保持平整、致密。并使用優(yōu)化參數(shù)加工納米晶鎳塊體,通過對比有/無動柔性摩擦噴射電沉積制備的厚度約為1mm的鎳塊體,發(fā)現(xiàn)動柔性摩擦具備快速制備高質(zhì)量納米晶鎳塊體的能力,所得納米晶鎳塊體表面粗糙度僅0.17μm,硬度高達(dá)570HV。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ153.12
【圖文】：

（a）硬盤磁頭 （b）海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備圖 1. 1 納米晶鍍層的應(yīng)用（2）納米晶塊體納米晶金屬塊體材料與納米晶鍍層類似，具有晶粒細(xì)小、缺陷密度高、晶界所占的體積分

（a）渦輪片 （b）納米材料醫(yī)用手術(shù)刀圖 1. 2 納米晶塊體的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，納米晶金屬的制備技術(shù)不斷提升，其性能也會得到進(jìn)一步改善于納米晶金屬材料的優(yōu)異特性，其必定會在更多的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮不可替代的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2714639