【摘要】：本文采用直流電沉積方法，通過對工藝參數(shù)(如電流密度，施鍍溫度，鍍液PH值等)和表面活性劑含量的優(yōu)化控制，以及在鍍液中添加不同含量的鈷鹽，制備出晶粒尺寸細小均勻、組織結(jié)構(gòu)致密的大塊體納米晶鎳及不同成分與微觀組織結(jié)構(gòu)的納米晶鎳鈷合金試樣。采用EDS，XRD，SEM，TEM，EBSD-TKD對納米晶金屬及合金進行成分及微觀結(jié)構(gòu)分析。并進行納米壓痕力學性能和電化學腐蝕性能研究，來探討納米晶材料的微觀組織結(jié)構(gòu)對性能的影響。 1.在Watts鍍液基礎(chǔ)上，通過添加糖精、丁炔二醇等晶粒生長抑制劑，結(jié)合對電鍍工藝參數(shù)的調(diào)整和控制，制備出大塊體納米晶鎳試樣。同時通過在納米晶鎳鍍液中加入不同含量的鈷鹽改變Ni2+/Co2+離子比，制備得到了Ni-29.1%Co、Ni-50.4%Co和Ni-74.2%Co三種不同成分的納米晶鎳鈷合金。對合金的成分及結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)其晶粒尺寸及相結(jié)構(gòu)均隨鈷含量的增加而發(fā)生變化。謝樂公式計算和TEM統(tǒng)計分析表明，鈷原子的添加有細化晶粒的作用，Ni、Ni-29.1%Co合金和Ni-50.4%Co合金的平均晶粒尺寸分別為25nm，20nm和15nm；而隨著鈷含量進一步增加到74.2%，合金的平均晶粒尺寸急劇增加到70nm，同時在晶粒中還觀察到大量孿晶的存在。XRD圖譜顯示Ni-29.1%Co和Ni-50.4%Co合金與納米晶鎳相同均為單一的FCC結(jié)構(gòu)。而XRD和EBSD-TKD相分析都顯示Ni-74.2%Co合金為FCC和HCP雙相混合結(jié)構(gòu)。同時還發(fā)現(xiàn)鈷元素的加入會促進納米晶合金(200)織構(gòu)的產(chǎn)生，與無明顯擇優(yōu)取向的納米晶鎳相比，Ni-29.1%Co，Ni-50.4%Co合金皆具有較為明顯的(200)織構(gòu)。 2.對Ni-29.1%Co，Ni-50.4%Co和Ni-74.2%Co合金進行納米壓痕試驗，加載應(yīng)變速率為4×10-1s-1-1×10-2s-1。結(jié)果顯示三種合金的硬度與晶粒尺寸之間均符合Hall-Petch關(guān)系，即晶粒尺寸越細小，硬度越高。三種合金在加載階段均表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變速率敏感性。Ni-74.2%Co為雙相納米晶材料，，雖然具有較大的晶粒尺寸，但是由于大量孿晶界和相界面的存在，使其在塑性變形過程中的位錯活動集中在孿晶界和相界面附近，從而使其仍具有較高的m值。在納米壓痕保載試驗中，三種納米晶鎳鈷合金均產(chǎn)生非常明顯的蠕變變形。保載階段納米晶粒內(nèi)部不穩(wěn)定位錯結(jié)構(gòu)的松弛及新位錯的形核與擴展是導致這種蠕變產(chǎn)生的主要原因。而雙相納米晶鎳鈷合金中由于大量孿晶界及HCP相的存在，使其保載蠕變變形顯著增強。 3.在電化學腐蝕試驗中，納米晶鎳和鎳鈷合金在5wt.%H2SO4中無法形成鈍化膜，在5wt.%NaOH和3.5wt.%NaCl中形成鈍化膜，鈍化膜的存在有效的降低了離子的遷移速度，減緩腐蝕進程。一個連續(xù)、致密的鈍化膜是納米晶鎳和鎳鈷合金耐蝕能力強弱的關(guān)鍵因素。同時，納米晶粒尺寸和微觀結(jié)構(gòu)對腐蝕性能有一定影響。在5wt.%H2SO4中，隨著鎳鈷合金晶粒尺寸逐漸減小，晶界缺陷增多，表面微區(qū)能量起伏大，腐蝕點大大增多。但在5wt.%NaOH和3.5wt.%NaCl中腐蝕情況相反，主要是鈍化膜形核點增多。Ni-74.2%Co具有大量的孿晶組織和FCC、HCP雙相混合結(jié)構(gòu)，使其在酸性介質(zhì)中加快腐蝕。但是在堿性和中性介質(zhì)中，鈍化膜的形核點多，而且孿晶界的晶界能較低，晶界處不易失去電子，生成的鈍化膜更加致密。
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【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TQ153

【參考文獻】

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本文編號：2281823