文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
纳米CeO<,2p>/Galfan金属基复合材料的高能超声制备及耐蚀性
研究
姓名:杜占斌
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:李子全
20070301
南京航空航天大学硕士学位论文
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 %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 %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 %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 %,%和 %,而伸长率则降低了 %;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 %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 %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。
关键词:Galfan 合金,纳米氧化铈,高能超声搅拌,金属基复合材料,制
备工艺,耐蚀性
i
纳米 CeO2/Galfan 金属基复合材料的高能超声制备及耐腐蚀性能研究
ABSTRACT
posites of Galfan alloys reinforced by nano-CeO2 featured with good
corrosion resistance, adhesion and excellent processing performance, can be used as
protective materials for ponents. In present study, surface pretreatment to
nano-CeO2 particulates (average particle diameter 25nm), fabrication process of
nano-CeO2/Galfan (ZACs) with different CeO2 contents via high-energy ultrasonic
stirring technique, the wetting process between particles and molten Galfan alloy,
the mechanical properties, the corrosion resistance and corrosion mechanism of
ZACs were investigated using more than one means.
The TEM and AES et al results indicate that the distribution of nano-particles is
obviously improved and the surface covering thickness is about 20nm. The
carbonization temperature range of covering layer on nano-CeO2 particle is 300~
500℃. According to thermodynamic analysis, the wettability of the ZACs system
could be improved due to the reaction between the c