纳米CeO2p/Galfan金属基复合材料的高能超声制备及耐蚀性研究

论文摘要

纳米CeO2增强Galfan基复合材料因具有较好的耐蚀、粘附和良好的可加工性可被用于镀层材料保护钢铁。本文用多种分析和测试手段,对名义粒径25nm CeO2的预处理工艺、不同质量分数的纳米CeO2/Galfan复合材料的高能超声制备工艺、体系的润湿过程、力学性能、耐蚀性和耐腐蚀机理进行了研究。TEM和AES等的分析结果表明,纳米CeO2经有机物包覆预处理,显著提高了其分散性,厚约为20nm的包覆层炭化温度为300～500℃,热力学分析证实,复合材料制备过程中炭化层能与氧化夹杂反应,提高体系的润湿性。场发射SEM观察表明,在高能超声作用下,未处理的纳米CeO2很难分散进入熔体,而经预处理的CeO2在质量分数小于3.0%时能在基体中均匀分散,过高则多以团聚态存在;纳米CeO2的加入改变了共晶组织的长大速度而间接减小其片层间距,其中质量分数为1.0%时片层间距最小;柱形试样熔化前后高度的变化率结果说明纳米CeO2对复合材料熔体的表观粘度影响显著。力学性能测试结果表明,适量CeO2的加入提高了基体的力学性能,当质量分数为3.0%时,复合材料的维氏硬度、弹性模量和抗拉强度较基体分别提高了41.2%,34.6%和34.2%,而伸长率则降低了4.6%;随质量分数的进一步提高,材料的力学性能逐渐降低;复合材料的断裂机制为脆性断裂。腐蚀试验的结果表明,复合材料的耐蚀性随CeO2质量分数的增加先上升后下降:当质量分数为1.0%时,复合材料电化学腐蚀和盐雾腐蚀性能最优;当质量分数为0.8%时,晶间腐蚀的增重率最小。纳米CeO2的加入能提高材料的自腐蚀电位,提高材料的耐蚀性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢铁腐蚀的危害
• 1.2 钢铁的防腐蚀方法
• 1.2.1 选适当的钢铁材料
• 1.2.2 设计合理的钢铁构件
• 1.2.3 改变环境法
• 1.2.4 电化学防蚀法
• 1.2.5 表面转化防护
• 1.2.6 表面覆层防护
• 1.3 防腐蚀金属镀层材料
• 1.3.1 防腐蚀热镀层金属材料的发展
• 1.3.2 Galfan 合金
• 1.3.3 锌铝基复合材料的研究现状
• 1.4 块体金属基纳米复合材料的制备技术
• 1.4.1 惰性气体凝聚原位加压成型法
• 1.4.2 高温、高压法
• 1.4.3 非晶晶化法
• 1.4.4 脉冲电流直接晶化法
• 1.4.5 深过冷直接晶化
• 1.4.6 大塑性变形法
• 1.4.7 高能球磨法
• 1.4.8 原位复合技术
• 1.4.9 高能超声法
• 1.5 高能超声法在制备复合材料中的研究现状
• 1.6 本研究的意义和内容
• 1.6.1 研究的意义
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 试验原料和方法
• 2.1 试验原料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 增强颗粒的表面预处理及检测
• 2.2.2 复合材料的制备
• 2.2.3 组织观察和力学性能分析
• 2.2.4 表观粘度测试
• 2.2.5 复合材料耐蚀性检测
• 第三章 复合材料制备、粘度表征、组织观察和力学性能测试
• 2 颗粒预处理'>3.1 纳米CeO₂颗粒预处理
• 3.1.1 预处理工艺
• 3.1.2 包覆处理效果观察
• 3.1.3 包覆层厚度的测定
• 2 粉炭化过程研究'>3.1.4 CeO₂粉炭化过程研究
• 3.2 复合材料的制备
• 3.2.1 制备过程主要参数的确定
• 3.2.2 材料的制备
• 3.3 表观粘度测试
• 3.4 组织及颗粒在复合材料中的分散性观察
• 3.4.1 基体合金的组织
• 3.4.2 复合材料的组织
• 3.4.3 复合材料中增强颗粒的分散性观测
• 3.5 力学性能测试
• 3.5.1 显微硬度测试
• 3.5.2 拉伸性能测试
• 3.6 本章小结
• 第四章 复合材料的耐蚀性研究
• 4.1 电化学测试
• 4.2 盐雾腐蚀试验
• 4.2.1 外观评级和腐蚀产物分析
• 4.2.2 称重判断
• 4.3 腐蚀失重试验
• 4.4 晶间腐蚀试验
• 4.4.1 腐蚀形貌观察和腐蚀产物分析
• 4.4.2 重量变化率
• 4.4.3 组织观察
• 4.5 本章小结
• 第五章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文