超聲場中旋轉陰極電鑄納米復合沉積層的試驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、復合電鑄是利用復合電沉積原理和電鑄工藝來制造復合材料及零件的一種精密制造技術。用納米顆粒替代微米顆粒進行復合電鑄可以顯著提高復合沉積層的顯微硬度、減摩耐磨、抗高溫氧化及耐腐蝕等性能。但納米顆粒在復合電鑄過程中易發(fā)生團聚,使其優(yōu)越性得不到充分發(fā)揮。在超聲波輔助復合電鑄中采用陰極旋轉的方法可以有效抑制納米顆粒團聚,有望提高復合沉積層的綜合性能。
  本論文選用稀土氧化鈰(CeO2)納米顆粒作為電鑄液中的懸浮顆粒,開展了超聲場中旋轉陰極

2、電鑄納米復合沉積層的試驗研究。考察了電鑄工藝方法和參數對復合沉積層中納米顆粒含量的影響,確定了電鑄 Ni-CeO2納米復合沉積層的適宜工藝參數,即:CeO2納米顆粒添加量40g/L,陰極電流密度4A/dm2,陰極旋轉速度1200rpm,超聲波功率300W、頻率45kHz,磁力攪拌速率1000rpm,電鑄液溫度45℃。分析了電鑄方法和工藝參數對沉積層表面形貌和結晶取向的影響。在超聲場中旋轉陰極電鑄制備的復合沉積層晶粒細小,組織均勻致密,

3、CeO2納米顆粒在復合沉積層中呈均勻彌散分布。超聲波和旋轉陰極可以改變沉積層晶粒結晶的擇優(yōu)取向。
  對比研究了純 Ni沉積層和無超聲-靜止陰極、旋轉陰極、超聲、超聲-旋轉陰極電鑄制備的 Ni-CeO2納米復合沉積層的顯微硬度、摩擦磨損性能、抗高溫氧化性能和耐腐蝕性能。超聲場中旋轉陰極電鑄制備的 Ni-CeO2納米復合沉積層具有較高的顯微硬度和良好的摩擦磨損性能、抗高溫氧化性能及耐腐蝕性能。這表明 CeO2納米顆粒、超聲波及旋轉陰

4、極的共同作用使得復合沉積層具有優(yōu)良的綜合性能。
  分析了納米顆粒、超聲波和旋轉陰極在復合沉積層中的作用機理。納米顆粒彌散分布在復合沉積層中成為了新晶核的生長點,同時抑制晶粒的過大生長,達到細晶強化的作用;并且納米顆粒作為第二相硬質點使得晶粒產生位錯,造成復合沉積層晶格扭曲變形,起到彌散強化的作用。超聲波和旋轉陰極的共同作用促使納米顆粒在電鑄液中均勻分散及在復合沉積層中的彌散分布,從而進一步細化沉積層晶粒,提高復合沉積層的性能。<

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