电沉积制备Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的超塑性研究

摘要

从上个世纪纳米材料出现开始，纳米材料就已经吸引了人们的注意。纳米晶体材料比微米晶有更高屈服强度和断裂强度、硬度更高、耐腐蚀性能更好等优点，具有十分广泛的应用前景。在众多的制备纳米材料的方法中，电沉积技术近年来吸引了越来越多的注意，主要是由于电沉积技术在制备纳米材料方面具有其它技术所不能及的优点，它非常简单，并可以制备高密度、无孔洞、组织可控的纳米材料和复合材料。在金属中适当的加入第二相粒子可以细化基体晶粒，并起到阻碍晶粒长大的作用，达到稳定材料在变形过程中组织的目的。本文在电沉积时在镀液中添加与基体尺寸相匹配的纳米Al2O3颗粒，通过超塑性拉伸实验，热处理和超塑性胀形实验，比较不同成分镀液所制备的材料，确定了最佳的镀液成分，并研究了Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的超塑性。
　　用电沉积的方法制备了Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料，并对不同镀液成分制备的材料的基本性能进行了分析。平均电流密度为2A/dm2，温度为50℃时，制备得到的Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的平均晶粒尺寸为60nm，比电沉积Ni-Mn合金的平均晶粒尺寸75nm更细小，氧化铝颗粒对镀层的细化作用明显。
　　通过Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的拉伸实验研究了该材料的超塑性。拉伸实验的温度分别为室温，270℃，500℃和600℃，应变速率范围为1.67×10-3s-1，5×10-3s-1和8.3×10-3s-1，基于实验结果和分析，得到的最佳材料的的延伸率达到570％。延伸率最高的这种材料相应的镀液成分为即氧化铝含量为10g/l，硫酸锰含量为5g/l。延伸率达到最大时的温度为500℃，也就是0.35Tm，可见该材料可实现低温超塑性。
　　借助DSC和SEM，对Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的热稳定性能进行了研究。实验表明晶粒长大推迟，说明材料有较高的热稳定性，但经过热处理的材料晶粒仍然不可避免地出现了长大现象。初步分析了过高温度下拉伸时过早断裂的原因。
　　通过超塑自由胀形实验分析Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的超塑成形性，分析不同凹模直径对成形的影响，研究纳米材料在复杂应力状态下的变形行为及组织稳定性。胀形零件表面光滑，整体呈半球状。所获得的最大的胀形高径比为1.616。

目录

电沉积制备Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料及其超塑性研究

摘要

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 金属基纳米复合材料制备技术及其超塑性

1.3 电沉积

1.4 选题意义及主要研究内容

第2章 Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的制备

第3章 Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的热稳定性能研究

第4章 Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的超塑性能研究

第5章 Al2O3/Ni-Mn纳米复合材料的超塑胀形

结论

参考文献