SiCp-Ni納米復(fù)合材料電沉積法制備和超塑性能研究.pdf

1、納米材料內(nèi)部存在大量的晶界，使其在力、電、磁等方面具有比微米級(jí)材料更加優(yōu)良的性能。電沉積方法可以生產(chǎn)高密度無(wú)缺陷的純金屬納米材料及復(fù)合材料，為研究與組織密切相關(guān)的超塑性提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。眾所周知，在純納米Ni中加入納米尺度SiC顆?？梢约?xì)化基體晶粒，并起到阻礙晶粒長(zhǎng)大的作用，從而達(dá)到穩(wěn)定材料在變形過(guò)程中組織的目的，加上納米SiC顆粒尺寸與基體尺寸的匹配，都會(huì)對(duì)材料性能產(chǎn)生有益的影響。為了研究SiCp/Ni納米復(fù)合材料的性能，超塑變形行為及

2、SiC顆粒的加入對(duì)材料性能尤其是超塑性能的影響，本文采用電沉積法制備了SiCp/Ni納米復(fù)合材料，并進(jìn)行了超塑拉伸實(shí)驗(yàn)、納米壓痕/劃痕實(shí)驗(yàn)、熱處理、超塑脹形實(shí)驗(yàn)及FEM模擬等方面的研究。 采用脈沖電沉積法制備了SiCp/Ni納米復(fù)合材料，研究了電流密度、添加劑、SiC顆粒添加量對(duì)鍍層的厚度、表面形貌及鍍層SiC顆粒含量的影響。實(shí)驗(yàn)制得高密度無(wú)缺陷、平均晶粒約為42nm的SiCp/Ni納米復(fù)合材料。采用拉伸試驗(yàn)，對(duì)SiCp/Ni納

3、米復(fù)合材料的超塑性能進(jìn)行了研究，分析了溫度和應(yīng)變速率的變化對(duì)材料流動(dòng)應(yīng)力及超塑性的影響，實(shí)現(xiàn)了SiCp/Ni納米復(fù)合材料的高應(yīng)變速率低溫超塑性。通過(guò)對(duì)材料拉伸斷口、試樣表面形貌及變形后組織的SEM觀察，分析了材料的斷裂特征，并對(duì)變形過(guò)程中的組織變化進(jìn)行了闡釋。采用XRD分析了材料變形前后結(jié)構(gòu)的變化，分析了材料的氧化。通過(guò)組織觀察及分析，對(duì)材料的超塑變形機(jī)制進(jìn)行了初步探討。采用納米壓痕實(shí)驗(yàn)，以恒定加載速度的方式研究了SiCp/Ni納米復(fù)合

4、材料及經(jīng)過(guò)300％和400％變形的試樣的室溫機(jī)械性能，分析了變形對(duì)材料的硬度、模量的影響，闡釋其中的原因。還通過(guò)納米劃痕實(shí)驗(yàn)研究了變形對(duì)材料的摩擦磨損性能的影響。 采用常規(guī)熱處理爐，在410℃和450℃對(duì)SiCp/Ni納米復(fù)合材料進(jìn)行熱處理，分析了相同時(shí)間和溫度條件下材料晶粒靜態(tài)和動(dòng)態(tài)長(zhǎng)大情況，分析了變形對(duì)晶粒長(zhǎng)大的影響。發(fā)現(xiàn)靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大對(duì)時(shí)間和溫度都不如動(dòng)態(tài)晶粒長(zhǎng)大敏感，變形對(duì)晶粒長(zhǎng)大的影響隨著應(yīng)變速率的增大而減小，提高組織穩(wěn)