稀土二元納米復(fù)合電鑄技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、采用納米復(fù)合電鑄工藝可以獲得具有許多特殊功能的電鑄層。彌散在納米復(fù)合電鑄材料中的納米顆粒，可以改善沉積層的微觀組織結(jié)構(gòu)，提高其強(qiáng)度、耐磨性、抗高溫氧化性、自潤滑性、耐腐蝕性、催化性等。通常，在電鑄液中添加一種納米顆粒，制備的電鑄層具有良好的耐腐蝕、耐高溫和耐磨損等性能。采用納米復(fù)合電鑄工藝在電鑄液中添加兩種或兩種以上、具有協(xié)同效應(yīng)的納米顆粒，有望獲得性能更加優(yōu)異的電鑄層。然而，目前關(guān)于同時添加兩種納米顆粒的電鑄工藝、兩種以上納米顆粒與金

2、屬共沉積的機(jī)理以及納米顆粒協(xié)同效應(yīng)對電鑄層性能的作用機(jī)理等方面的研究還很少。 本論文采用稀土和陶瓷兩種納米顆粒作為電鑄液中的懸浮顆粒，開展了稀土二元納米復(fù)合電鑄技術(shù)基礎(chǔ)研究。主要研究了工藝參數(shù)對電鑄層中顆粒含量的影響，通過對電鑄層表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)和性能的分析與測試，獲得了制備稀土二元納米復(fù)合電鑄層的最佳工藝，提出了兩種顆粒與金屬共沉積的機(jī)理模型，分析了兩種納米顆粒對電鑄層性能的影響。本論文完成的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：

3、 1. 研究了在電鑄過程中同時添加稀土納米氧化鈰(CeO2)和陶瓷納米氧化鋯(ZrO2)顆粒時，顆粒添加量、陰極電流密度、攪拌速度等工藝參數(shù)對復(fù)合電鑄層中CeO2及ZrO2顆粒含量的影響。獲得了制備稀土二元納米復(fù)合電鑄層的最佳工藝參數(shù)。CeO2和 ZrO2納米顆粒相互促進(jìn)沉積，并且可以實現(xiàn)與基質(zhì)金屬的共沉積。適當(dāng)?shù)募{米顆粒配比可以顯著提高電鑄層中的顆粒含量。 2. 分析了純Ni電鑄層和Ni-CeO2、Ni-ZrO2、Ni-CeO

4、2-ZrO2納米復(fù)合電鑄層的表面形貌。CeO2與ZrO2兩種納米顆粒共同嵌入電鑄層，對電鑄層基質(zhì)金屬Ni的晶粒有明顯細(xì)化作用。在低陰極電流密度下，優(yōu)化納米顆粒的配比，可以獲得晶粒細(xì)小、表面光滑、組織致密的納米復(fù)合電鑄層。 3. 研究了CeO2與ZrO2納米顆粒對基質(zhì)金屬Ni晶體結(jié)晶取向的影響。由于CeO2與ZrO2納米顆粒的存在，納米復(fù)合電鑄層Ni的電結(jié)晶生長模式發(fā)生了變化，改變了Ni晶體結(jié)晶取向，使基質(zhì)金屬Ni逐漸形成沿(2

5、0 0)晶面的生長。 4. 對比研究了純Ni電鑄層和Ni-CeO2、Ni-ZrO2、Ni-CeO2-ZrO2復(fù)合電鑄層的的顯微硬度、耐腐蝕性能、抗高溫氧化性能和摩擦磨損性能。稀土二元Ni-CeO2-ZrO2納米復(fù)合電鑄層的顯微硬度、耐腐蝕、抗高溫氧化性能及摩擦磨損性能均高于純Ni和Ni-CeO2、Ni-ZrO2復(fù)合電鑄層。CeO2與ZrO2納米顆粒的共沉積，使稀土二元納米復(fù)合電鑄層具有良好的性能。 5. 分析了CeO2與