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《sicpni納米復(fù)合材料電沉積法制備和超塑性能分析》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、摘要摘要納米材料內(nèi)部存在大量的晶界,使其在力、電、磁等方面具有比微米級材料更加優(yōu)良的性能。.電沉積方法可以生產(chǎn)高密度無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顆粒可以細化基體晶粒,并起到阻礙晶粒長大的作用,從而達到穩(wěn)定材料在變形過程中組織的目的,加上納米SiC顆粒尺寸與基體尺寸的匹配,都會對材料性能產(chǎn)生有益的影響。為了研究SiC。/Ni納米復(fù)合材料的性能,超塑變形行為及SiC顆粒的加入對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SiC。/Ni納米復(fù)合材料,并進
2、行了超塑拉伸實驗、納米壓痕/戈4痕實驗、熱處理、超塑脹形實驗及FEM模擬等方面的研究。采用脈沖電沉積法制各了SiC。/Ni納米復(fù)合材料,研究了電流密度、添加荊、SiC顆粒添加量對鍍層的厚度、表面形貌及鍍層SiC顆粒含量的影響。實驗制得高密度無缺陷、平均晶粒約為42nm的SiC。/Ni納米復(fù)合材料。采用拉伸試驗,對SiCp/Ni納米復(fù)合材料的超塑性能進行了研究,分析了溫度和應(yīng)變速率的變化對材料流動應(yīng)力及超塑性的影響,實現(xiàn)了SiC州i納米復(fù)合材料的高應(yīng)變速率低溫超塑性。通過對材料拉伸斷口、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
3、對變形過程中的組織變化進行了闡釋。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。通過組織觀察及分析,對材料的超塑變形機制進行了初步探討。采用納米壓痕實驗,以恒定加載速度的方式研究了SiC。/Ni納米復(fù)合材料及經(jīng)過300%和400%變形的試樣的室溫機械性能,分析了變形對材料的硬度、模量的影響,闡釋其中的原因。還通過納米劃痕實驗研究了變形對材料的摩擦磨損性能的影響。采用常規(guī)熱處理爐,在410。C萃n450℃對SiC。/Ni納米復(fù)合材料進行熱處理,分析了相同時間和溫度條件下材料晶粒靜態(tài)和動態(tài)長大情況,分析了變形對晶粒長大的影響。發(fā)現(xiàn)靜態(tài)晶粒
4、長大對時間和溫度都不如動態(tài)晶粒長大敏感,變形對晶粒長大的影響隨著應(yīng)變速率的增大而減小,提高組織穩(wěn)定性是充分發(fā)揮材料良好性能及改善成形后性能的有益途徑。采用自由脹形方法研究了SiC。/Ni納米復(fù)合材料的超塑脹形性能,研究了變形溫度、壓力及凹模直徑對成形性能和材料的組織變化的影響。采用哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文SEM觀察了成形件不同部位的組織變化,并與該材料在單向拉伸狀態(tài)下的組織進行了對比分析。采用有限元法(FEM)模擬分析了超塑脹形過程中壁厚和應(yīng)變速率分布,并與實驗獲得的厚度分布進行了對比,結(jié)果表明凹模直徑對壁厚分布的影響最大。關(guān)鍵詞納米復(fù)合材
5、料;電沉積;超塑性;超塑成形;有限元模擬AbstractNanocrystallinematerialspossesssuperiorpropertiesinmechanical,electricalandmagneticfieldscomparedtotheirmicrocrystallinecounterpartsbecauseofhavinglargevolumefractionofgrainboundaries,.Electrodepositionmethodcanproducepurenanocrystallinematerialsan
6、dcompositesfreeofporosity,andthesematerialsallusefulfortheinvestigationonmicrostructure—relatedsuperplasticity.ThegrainsizeofNimatrixCanbereducedwiththeadditionofnanoSiCparticles,whichinhibitsthegraingrowth.Thus,thestructuralstabilityofthematerialduringdeformationCanbeenhance
7、d.SizecompatibilitybetweenSiCparticlesandthematrixcarlalsoimprovethepropertyofthematerial.SiCp/Ninanocompositewasproducedbyelectrodepositiontostudytheproperties,superplasficdeformation,andtheeffectofSiCparticlesontheproperties.Thefollowingresearchwascarriedoutbymeansofsuperpl
8、astictensiletests,nanoindentation,nanoscratching,annealing,superplas