镀膜对非晶合金力学性能的影响

发布时间：2017-07-16 06:23

  本文关键词：镀膜对非晶合金力学性能的影响

  更多相关文章： 非晶合金 电镀 化学镀 力学性能

【摘要】：非晶合金长程无序短程有序的结构特征赋予了它很多与众不同的力学性能和不同于传统材料的变形机制，也正因如此，金属玻璃自从被发明以来，受到了科学界的广泛关注。它所具有的高强度，大的弯曲韧性，低磨损率，高硬度，良好的耐蚀、抗氧化性能使其成为了科学家新的研究焦点。但是由于非晶合金本身没有像晶体中由位错调解形成的变形滑移带，导致非晶合金总是有不均匀的塑性变形伴随着这些优异的性能同时出现。据目前的研究可知，非晶具有一种独特的变形机制，那就是通过剪切带变形，又由于在剪切带在扩展的过程中得不到任何抑制，导致非晶在变形时总是因为单一剪切带的快速贯穿而呈现出低塑性甚至零塑性。由此，非晶的脆性就成为非晶合金工程应用的一个瓶颈，限制了其它优异性能的发挥。 本文通过在Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5(Vit105)的非晶合金基体的表面镀两种不同的薄膜，来改善非晶基体的塑性。第一种是通过电镀的方法在非晶的表面镀一层金属镍，并检测了其对非晶室温压缩和弯曲性能的影响；第二种是用化学沉积的方法在非晶表面沉积Ni-P合金，并测试了镀膜后非晶的室温拉伸和压缩性能。研究结果表明： （1）镀镍后，抗弯强度和挠度随着镀层厚度的增加都有显著的增加。也就是说电镀完镍之后，非晶的塑性有了显著的提高，而且镍层越厚，塑性越好。与此同时，镍层还改变了板状试样弯曲时的应力状态，正常情况下，三点弯曲是一种拉压对称的试验，即中性层位于板状试样高度的中间，由于镀膜后在受力时膜层与非晶基体剥离，使应力状态发生了改变，而应力状态的改变导致了实验过程中中性层向受压一侧移动。 （2）对于电镀镍室温单轴压缩试验，电镀3h，镀层厚度为60μm时，试样的塑性应变为9%，比未镀样品（纯非晶）提高了7%，但是电镀6h，镀层厚度为100μm时，样品的压缩塑性并没有比镀层厚度为60μm时的好，这说明，对于压缩样品，合适的镀层厚度可以提高其塑性，但镀层厚度并不是越厚越好。 （3）由于Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5(Vit105)的非晶合金本身含有镍原子，因此其在化学镀过程中具有自催化作用，因此可以用化学沉积的方法对其进行镀镍磷合金，研究中发现，随着镀液pH值得提高，镀层磷含量和镀层质量均有所下降，而且随着pH值的升高镀层结构有从非晶到晶体转变的趋势。 （4）化学镀镍磷后，由于镀层与非晶基体的结合非常好，非晶的室温压缩塑性有了显著提高，尤其是pH=5.7时，塑性应变达到了4.5%，而且因为镍磷镀层的强度要比金属镍的强度高，因此总体的强度的下降并不是很明显。 （5）由于镍磷合金镀层与基体结合非常好，，因此推断镀完镍磷后可以提高非晶的拉伸塑性，但是由于镀层的强度小于基体的强度，镀完镍磷合金后，非晶的塑性并没有得到提高，因此可以得出化学镀镍磷并不能提高非晶合金的室温拉伸塑性。
【关键词】：非晶合金 电镀 化学镀 力学性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要3-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 非晶合金的定义和发展概况11-16
• 1.1.1 非晶的定义11-12
• 1.1.2 非晶合金的发展概况12-16
• 1.2 非晶合金的制备和力学性能16-18
• 1.2.1 非晶合金的制备方法16
• 1.2.2 非晶合金的力学性能16-18
• 1.3 非晶合金形成的基本原理18-21
• 1.3.1 非晶态合金形成热力学18-20
• 1.3.2 非晶合金形成动力学20-21
• 1.4 非晶合金的应用21-22
• 1.5 本文研究的意义及内容22-25
• 第二章 实验方法25-33
• 2.1 试验样品的制备25-28
• 2.1.1 母合金及块状非晶合金的制备25-26
• 2.1.2 试样样品的制备26-28
• 2.2 电镀和化学镀工艺28-30
• 2.2.1 电镀工艺28-29
• 2.2.2 化学镀工艺29-30
• 2.3 力学性能试验30-31
• 2.3.1 压缩试验30
• 2.3.2 三点弯曲试验30-31
• 2.3.3 拉伸试验31
• 2.4 成分及形貌分析31-33
• 2.4.1 X-射线衍射分析（XRD）31-32
• 2.4.2 扫描电子显微镜观察（SEM）32-33
• 第三章 电镀镍对非晶力学性能的影响33-49
• 引言33
• 3.1 实验结果33-41
• 3.1.1 电镀镍后室温压缩的结果34-38
• 3.1.2 电镀镍后三点弯曲的结果38-41
• 3.2 Vit105 镀镍后室温压缩的特点41-43
• 3.3 Vit105 镀镍后三点弯曲的特点43-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 化学镀镀镍磷合金对非晶力学性能的影响49-63
• 引言49-50
• 4.1 化学镀镍磷合金的理论基础50-52
• 4.2 镀层成分及表面形貌检测结果分析52-55
• 4.3 Vit105 化学镀镍磷后的室温压缩结果及分析55-60
• 4.4 Vit105 化学镀镍磷后的室温拉伸结果及分析60-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第五章 结论63-65
• 参考文献65-71
• 致谢71-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 T.G.Nieh;;Effect of surface modifications on shear banding and plasticity in metallic glasses:An overview[J];Progress in Natural Science:Materials International;2012年05期

本文编号：547405