本論文采用脈沖電沉積的方法制備出具有不同鈷含量的超細(xì)晶單/雙相Ni-Co合金。選取Ni-20Co、Ni-50Co、Ni-70Co和Ni-80Co四種特征成分的Ni-Co合金,（其中20、50、70和80代表的是質(zhì)量分?jǐn)?shù)）,利用能譜儀（EDS）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）和高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）等檢測(cè)手段對(duì)其成分、表面形貌及微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行詳細(xì)的表征分析。通過(guò)系統(tǒng)的微納力學(xué)測(cè)試和摩擦磨損實(shí)驗(yàn)探究了合金的力學(xué)性能、變形強(qiáng)化機(jī)制、摩擦學(xué)性能和磨損機(jī)理。主要研究成果如下:（1）隨著鍍液中Co²⁺含量的增加,合金鍍層中的Co含量也逐漸增加,相應(yīng)的合金表面由金字塔形晶粒形貌轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐涡蚊?并最終逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闃渲畲伢w形貌。Ni-20Co和Ni-50Co合金為FCC單相結(jié)構(gòu),Ni-70Co和Ni-80Co合金是FCC+HCP雙相混合結(jié)構(gòu),HCP相的含量分別為2%和17.7%。合金的晶粒尺寸都在200 nm左右,屬于超細(xì)晶范疇。晶粒內(nèi)部存在大量的納米孿晶和堆垛層錯(cuò)等亞結(jié)構(gòu),其中Ni-50Co合金孿晶密度最大,納米孿晶與層錯(cuò)連... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同納米金屬材料晶粒尺寸與拉伸塑性的關(guān)系[23]

第1章緒論5圖1.2Ni應(yīng)變速率敏感系數(shù)與晶粒尺寸關(guān)系圖[24]Fig.1.2StrainratesensitivityplotforNiasafunctionofgrainsize通過(guò)材料的應(yīng)變速率敏感系數(shù)m和激活體積V，來(lái)判斷研究材料的變形機(jī)制[25-27]。傳統(tǒng)粗晶FCC結(jié)構(gòu)金屬材料，V值大約在100-1000b3，，變形主要是由位錯(cuò)滑移所主導(dǎo)，然而對(duì)于納米結(jié)構(gòu)材料，變形機(jī)制不再是簡(jiǎn)單的位錯(cuò)交滑移，而是由多種機(jī)制共同作用。粗晶Ni應(yīng)變速率敏感系數(shù)約為0.001-0.004，納米晶Ni應(yīng)變速率敏感系數(shù)增加了約100倍，大約為0.01-0.03，但是V卻沒(méi)有縮小到幾b3，這是因?yàn)樽冃螜C(jī)制并沒(méi)有單純的由位錯(cuò)滑移轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ы缁�，而是晶界吸收了部分位錯(cuò)，并且發(fā)生了一個(gè)熱激活過(guò)程。通過(guò)力學(xué)解析模型分析，Asaro等人[27]認(rèn)為絕對(duì)意義上的納米材料晶界發(fā)射的位錯(cuò)激活體積應(yīng)該3-10b3。所以目前納米結(jié)構(gòu)材料的變形機(jī)理研究大多采用m值和V值來(lái)推斷，研究表明對(duì)于超細(xì)晶（晶粒尺寸在100-500nm）金屬材料來(lái)說(shuō)，晶體內(nèi)位錯(cuò)的產(chǎn)生及運(yùn)動(dòng)是變形的主要體現(xiàn)，當(dāng)材料內(nèi)部有著納米孿晶或者第二相顆粒出現(xiàn)和分布時(shí)，變形機(jī)制不再由位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)控制，而是因具有較高的晶界體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛晌诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)、晶界原子擴(kuò)散和晶界滑移共同作用所主導(dǎo)。

第1章緒論7圖1.3大塑形變形法的裝置示意圖：（a）高壓扭轉(zhuǎn)；（b）等通道角擠壓Fig.1.3SchematicdrawingsofSPD:(a)HPT;(b)ECAE/ECAP圖1.3（a）給出的是高壓扭轉(zhuǎn)變形法的裝置示意圖，該方法是在1985年被發(fā)現(xiàn)提出[29,30]。該裝置主要由固定的模具和運(yùn)動(dòng)的壓頭組成。其制備過(guò)程如下：將材料固定在模具，在幾個(gè)GPa的壓力作用下，材料產(chǎn)生劇烈的塑性變形。同時(shí)，下面的模具同步開始轉(zhuǎn)動(dòng)，使粗晶材料在巨大的剪切力作用下粉碎成納米級(jí)別的微粒。采用SPTS方法可以制備出平均晶粒尺寸在100nm左右的等軸晶粒的樣品，主要適用于直徑在10-20mm，厚度在0.2mm-0.5mm的圓柱形試樣，無(wú)法用于大尺寸樣品的加工制作。圖1.3（b）給出的是ECAP法的裝置示意圖，該方法是最早在上個(gè)世紀(jì)80年代由Segal等人[31]提出的。最初該方法不是為了制備納米材料的，直至上個(gè)世紀(jì)90年代初期，才被研究者完善發(fā)展并大量應(yīng)用在制備超細(xì)晶納米結(jié)構(gòu)材料上。顯而易見其模具中有兩個(gè)相互交截的等截面通道，夾角大于等于90°。具體工藝流程如下：將傳統(tǒng)粗晶材料從模具上端放入，施加載荷使材料經(jīng)過(guò)90°的彎折從另一邊壓出，材料在彎折的過(guò)程中經(jīng)歷了劇烈的剪切變形，材料組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的變化，在材料內(nèi)部可以形成亞微米甚至納米結(jié)構(gòu)。同一試樣重復(fù)上述過(guò)程，便可以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，制得納米結(jié)構(gòu)塊體材料。由于采用SPD法制備的材料晶粒在巨大的外力作用下明顯細(xì)化，導(dǎo)致材料的強(qiáng)度和硬度都會(huì)明顯增高。例如，經(jīng)ECAP法擠壓制造的工業(yè)純鈦[32]，強(qiáng)度在擠壓前

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米材料制備方法及其研究進(jìn)展[J]. 劉珍,梁偉,許并社,市野瀨英喜.  材料科學(xué)與工藝. 2000(03)

碩士論文
[1]電沉積制備納米晶鎳基合金材料及性能研究[D]. 趙亞亞.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3481271