金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積制備技術(shù)

前言

　　納米復(fù)合電沉積技術(shù)是制備顆粒增強(qiáng)金屬基納米復(fù)合材料的一種最有效的方法。與直流電流相比，脈沖電流能充分利用電流脈沖的張弛增加陰極活化極化和降低濃差極化，避免直流電流單一方向和持續(xù)性的不足，更有利于制備具有細(xì)晶結(jié)構(gòu)的金屬基納米復(fù)合材料。然而由于納米復(fù)合電沉積體系的復(fù)雜性及制備技術(shù)等問題，造成金屬基多元納米復(fù)合材料的制備技術(shù)及基礎(chǔ)理論研究發(fā)展緩慢，其技術(shù)優(yōu)勢對經(jīng)濟(jì)的支撐作用還未能充分體現(xiàn)出來?！　∧壳?，國內(nèi)外有關(guān)脈沖復(fù)合電沉積的著作較少：1986年朱瑞安、郭振常撰寫的《脈沖電鍍》一書系統(tǒng)地介紹了脈沖電鍍的特點(diǎn)、發(fā)展、相關(guān)基礎(chǔ)理論及復(fù)合材料的制備工藝與性能。1989年向國樸撰寫的《脈沖電鍍的理論與應(yīng)用》一書重點(diǎn)介紹了單金屬及合金、脈沖陽極氧化和脈沖電源等內(nèi)容。2009年郭忠誠、曹梅撰寫的《脈沖復(fù)合電沉積的理論與工藝》介紹了脈沖電沉積的基本原理、Ni-W-P-SiC、Ni-W-B-CeO2、Al／Pb-WC-ZrO2，等系列復(fù)合材料的制備工藝及性能?！　”緯且槐鞠到y(tǒng)闡述顆粒增強(qiáng)金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積制備工藝及理論方面的專著。作者借助于掃描電子顯微鏡、能譜儀、X射線衍射儀等儀器，進(jìn)行了Ni-W-P／CeO2-SiO2納米復(fù)合材料制備過程的成分設(shè)計(jì)優(yōu)化、動力學(xué)優(yōu)化和過程優(yōu)化，探討了材料形成的熱力學(xué)條件和雙脈沖電沉積機(jī)理，考察了復(fù)合材料的晶化過程、界面結(jié)合方式，以及腐蝕過程和氧化過程的動力學(xué)規(guī)律和機(jī)理，探明了材料組元之間的相互作用機(jī)制。

內(nèi)容概要

　　《金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積制備技術(shù)》系統(tǒng)闡述了脈沖電沉積技術(shù)及理論研究的相關(guān)進(jìn)展，考察了電解液組成、工藝條件及脈沖參數(shù)對CaO2、SiO2顆粒增強(qiáng)Ni-w-P基納米復(fù)合材料脈沖電沉積過程的影響，進(jìn)行了制備過程的成分設(shè)計(jì)優(yōu)化、動力學(xué)優(yōu)化和過程優(yōu)化，探討了材料形成的熱力學(xué)條件和雙脈沖電沉積機(jī)理，考察了金屬基納米復(fù)合材料的晶化過程、界面結(jié)合方式，以及腐蝕過程和氧化過程的動力學(xué)規(guī)律和機(jī)理，探明了材料組元之間的相互作用機(jī)制，展望了金屬基納米復(fù)合材料的應(yīng)用前景?！　　督饘倩{米復(fù)合材料脈沖電沉積制備技術(shù)》適用于從事新材料制備、金屬表面處理、金屬腐蝕與防護(hù)、電化學(xué)、冶金、機(jī)械、化工、電子及航天航空等領(lǐng)域科研和生產(chǎn)的技術(shù)人員以及高等院校的師生閱讀和參考。

作者簡介

　　徐瑞東，1975年生，博士，昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院教授，科研與學(xué)科建設(shè)辦公室主任，兼任云南省冶金行業(yè)協(xié)會副秘書長。主要從事功能性金屬基復(fù)合材料、新型惰性電極材料及特種功能復(fù)合粉體材料等方面的研究和教學(xué)工作。目前主持國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目多項(xiàng)。參與完成國家“863”計(jì)劃、國家發(fā)展與改革委員會高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、國家中小企業(yè)創(chuàng)新基金及教育部優(yōu)秀博士學(xué)位論文作者專項(xiàng)資金等項(xiàng)目10余項(xiàng)。發(fā)表論文50余篇，三大檢索收錄20余篇，合作申請專利14項(xiàng)，出版教材2部。獲多項(xiàng)部級科技進(jìn)步獎和優(yōu)秀教學(xué)成果獎?！　⊥踯婝?，1978年生，博士，昆明理工大學(xué)分析測試研究中心講師，物理室副主任。主要從事納米晶復(fù)合材料加工及制備技術(shù)的研究，目前主持國家自然科學(xué)基金、云南省教育廳基金及昆明理工大學(xué)人才培養(yǎng)計(jì)劃等項(xiàng)目4項(xiàng)，先后參與完成國家發(fā)改委高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金以及云南省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目3項(xiàng)。合作申請專利6項(xiàng)，發(fā)表論文20余篇，三大檢索收錄8篇。

書籍目錄

1 概論1.1 概述1.2 合金電沉積的條件及類型1.2.1 合金電沉積的條件1.2.2 合金電沉積的類型1.3 電沉積法制備金屬基復(fù)合材料的國內(nèi)外研究進(jìn)展1.3.1 高硬度、耐磨金屬基復(fù)合材料1.3.2 耐蝕金屬基復(fù)合材料1.3.3 自潤滑金屬基復(fù)合材料1.3.4 電催化活性金屬基復(fù)合材料1.3.5 電接觸功能金屬基復(fù)合材料1.4 脈沖電沉積技術(shù)的研究進(jìn)展1.4.1 脈沖電沉積設(shè)備的狀況1.4.2 脈沖電沉積工藝的進(jìn)展1.5 復(fù)合電沉積機(jī)理的研究進(jìn)展1.6 描述復(fù)合電沉積過程的數(shù)學(xué)模型1.6.1 Guglielmi模型1.6.2 MTM模型1.6.3 Valdes模型1.6.4 運(yùn)動軌跡模型1.6.5 Hwang模型1.6.6 Yeh和Wan模型1.6.7 其他機(jī)理及模型2 實(shí)驗(yàn)及研究方法2.1 電解液組成及工藝條件2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參數(shù)2.2.1 智能多脈沖電源的特點(diǎn)2.2.2 智能多脈沖電源的輸出參數(shù)2.2.3 智能多脈沖電源輸出的波形及參數(shù)計(jì)算2.3 工藝流程2.4 分析及測試方法3 電解液組成和工藝條件對金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積的影響3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參數(shù)3.2 電解液組成對金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積的影響3.2.1 硫酸鎳濃度的影響3.2.2 檸檬酸濃度的影響3.2.3 鎢酸鈉濃度的影響3.2.4 次磷酸鈉濃度的影響3.2.5 n-SiO，顆粒濃度的影響3.2.6 n-Ce0，顆粒濃度的影響3.2.7 表面活性劑的影響3.3 工藝條件對金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積的影響3.3.1 電解液pH值的影響3.3.2 電解液溫度的影響3.3.3 機(jī)械攪拌速度的影響3.3.4 超聲功率的影響3.4 小結(jié)4 脈沖參數(shù)對金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積的影響4.1 單脈沖參數(shù)對金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積的影響4.1.1 單脈沖導(dǎo)通時間的影響4.1.2 單脈沖關(guān)斷時間的影響4.1.3 單脈沖峰值電流密度的影響4.1.4 單脈沖占空比的影響4.2 雙脈沖參數(shù)對金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積的影響4.2.1 正向脈沖占空比的影響4.2.2 反向脈沖占空比的影響4.2.3 正向脈沖工作時間的影響4.2.4 反向脈沖工作時間的影響4.2.5 正向脈沖平均電流密度的影響4.2.6 反向脈沖平均電流密度的影響4.3 小結(jié)5 脈沖電沉積過程的初期生長行為及沉積機(jī)理5.1 脈沖電沉積過程的初期生長行為5.1.1 電化學(xué)拋光工藝5.1.2 金相腐蝕工藝5.1.3 不同脈沖電沉積時間下的成分分析5.1.4 不同脈沖電沉積時間下的表面形貌5.2 脈沖電沉積機(jī)理5.2.1 復(fù)合電沉積的熱力學(xué)分析5.2.2 電解液體系對脈沖復(fù)合電沉積的影響5.2.3 脈沖工藝對脈沖復(fù)合電沉積的影響5.2.4 納米顆粒對脈沖復(fù)合電沉積的影響5.2.5 雙脈沖電沉積機(jī)理5.3 小結(jié)6 金屬基納米復(fù)合材料的晶化過程及界面結(jié)合方式6.1 晶化過程6.1.1 相結(jié)構(gòu)分析6.1.2 結(jié)晶度分析6.1.3 晶粒尺寸分析6.2 界面顯微結(jié)構(gòu)、元素分布及界面結(jié)合方式6.2.1 界面顯微結(jié)構(gòu)分析6.2.2 界面元素分布及界面結(jié)合方式6.2.3 界面元素K。電子分布圖6.3 小結(jié)7 金屬基納米復(fù)合材料的顯微硬度及磨損性能7.1 顯微硬度分析7.2 磨損性能分析7.3 小結(jié)8 金屬基納米復(fù)合材料高溫氧化和化學(xué)腐蝕行為及機(jī)理8.1 氧化過程的動力學(xué)特征8.1.1 氧化增重率與氧化溫度的動力學(xué)特征曲線8.1.2 氧化增重率與氧化時間的動力學(xué)特征曲線8.1.3 氧化形貌特征分析8.1.4 氧化機(jī)理探討8.2 腐蝕過程的動力學(xué)特征研究8.2.1 腐蝕速率分析8.2.2 腐蝕形貌特征分析8.2.3 耐腐蝕性能分析8.2.4 腐蝕機(jī)理探討8.3 小結(jié)9 金屬基納米復(fù)合材料性能比較及應(yīng)用前景分析9.1 金屬基納米復(fù)合材料的性能比較9.1.1 電沉積方式對金屬基納米復(fù)合材料性能的影響9.1.2 脈沖電沉積金屬基納米復(fù)合材料與硬鉻技術(shù)的比較9.1.3 金屬基復(fù)合材料之間的性能對比9.2 金屬基納米復(fù)合材料的應(yīng)用前景分析9.3 小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.1 概述　　冶金、化工、煙草和機(jī)械制造等行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備的零部件在使用過程中往往會因相互間運(yùn)動產(chǎn)生機(jī)械磨損，也會因使用溫度過高發(fā)生氧化，還會因接觸高溫熔體及氣、水和化學(xué)介質(zhì)發(fā)生腐蝕，這些因素的存在都會使零部件表面首先發(fā)生破壞而失效。為解決此類問題，有時可選用貴重金屬或合金以滿足性能要求，但生產(chǎn)成本過高，多數(shù)情況下始終無法找到能夠滿足零部件表面性能要求的金屬材料。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，要求設(shè)備零部件能夠在高溫、高壓、高速、高度自動化等較為惡劣的工況下長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，失效后并不是簡單廢棄，而是通過表面選擇性強(qiáng)化或修飾后仍可繼續(xù)使用，有效提高其循環(huán)利用次數(shù)，降低生產(chǎn)成本。因此，研究和開發(fā)這些設(shè)備零部件的表面防護(hù)和表面強(qiáng)化新技術(shù)，對提高其使用壽命和運(yùn)行可靠性，改善設(shè)備性能質(zhì)量，節(jié)約原材料，都具有重要意義?！　〖{米復(fù)合電沉積技術(shù)是根據(jù)電結(jié)晶理論和彌散強(qiáng)化理論，通過電化學(xué)方法，使一種或數(shù)種不溶性的具有納米尺寸的固體顆粒、惰性顆粒與金屬離子發(fā)生共沉積，納米顆粒被包裹在基質(zhì)金屬中，從而獲得功能性納米顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。通過調(diào)整技術(shù)參數(shù)，可以改變復(fù)合材料的表面形態(tài)、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，使金屬表面或局部性能都得到提高；同時還能利用納米顆粒本身具有的小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，賦予金屬表面新的力學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)和物理化學(xué)等方面的特殊性能，較好地滿足冶金、化工、煙草和機(jī)械制造及其他工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)設(shè)備部分零部件表面高硬度、耐磨、耐腐蝕和抗高溫氧化性等性能要求。該技術(shù)既能夠充分發(fā)揮材料多元復(fù)合的協(xié)同優(yōu)勢，又能夠?qū)崿F(xiàn)金屬基納米復(fù)合材料的連續(xù)生產(chǎn)，具有流程短、過程簡便、易于控制和易于從實(shí)驗(yàn)研究轉(zhuǎn)向規(guī)?；a(chǎn)等特點(diǎn)，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ慕饘俦砻鎻?qiáng)化新技術(shù)。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積制備技術(shù) PDF格式下載

---