电沉积纳米镍钴合金的制备与力学行为及耐蚀性能研究

【摘要】： 本文利用直流电沉积方法,在改进的瓦特型镀液中,通过调整电解液中的CoSO4含量制备出Ni及一系列具有不同Co含量Ni基合金。它们是较为理想的纳米晶体材料,平均晶粒尺寸均在15~30nm之间。对Ni-13%Co合金的研究表明:合金呈现出较强(200)晶面织构的面心立方结构,晶粒尺寸分布范围较窄,杂质含量少。合金元素Co的加入起到固溶强化与降低材料层错能的作用,从而提高了合金的抗拉强度与塑性。随着应变速率从1.04×10~(-5)s~(-1)增加到1.04s~(-1),合金的抗拉强度从1819MPa增加到2247MPa,而塑性从9.2%降低到8%,总体来说表现出良好的综合力学性能与速率敏感性。合金断口具有韧窝状结构,在高应变速率下,韧窝明显有撕裂边,是典型的位错调节变形机制。在低应变速率下,晶界调节的部分参与到缓慢的塑性变形中,延伸率得到提高。另外,高的m值和小的激活体积v也表明合金变形是以位错运动调节为主要变形机制并与一定晶界机制的共同起着调节作用。对一系列Co含量在0-64%之间的Ni-Co合金的研究表明:Co的加入一定程度上细化了晶粒。当Co含量上升到64%时出现F.C.C.+ H.C.P.双相结构。Ni及合金试样在3%NaCl与10%NaOH溶液中产生钝化现象,腐蚀电流密度较低,表现出较好的耐蚀性能。而在1%的H_2SO_4溶液中,无法形成钝化膜。正是因为钝化膜的影响,合金在不同的腐蚀介质中表现出相悖的变化趋势。另外合金的晶粒大小与内部形成的双相结构对腐蚀性能也产生一定的影响。在1%的H_2SO_4溶液中的EIS实验的Nyquist阻抗曲线图中,我们得到了低频区的感抗弧,这与在阳级溶解的情况下中间反应产物吸附有关。