纳米晶Ni-Co/GO箔材的制备与超塑微成形研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:badboyker
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近年来,纳米材料因其特殊的结构而被广泛研究,其超塑成形性能已成为科研领域中的研究热点。石墨烯以其独特的力学、物理和化学性能使其在复合材料方向开辟了许多新的应用领域。同时,微机电系统的发展使得对微成形的研究越来越重要。本文采用脉冲电沉积法制备了Ni-Co/GO箔材,研究了添加剂氧化石墨烯(GO)含量、箔材厚度对室温力学性能、高温塑性和组织结构的影响,通过微半球体高温气体胀形实验研究了材料的超塑微成形性能,设计微阵列高温拉深实验探索箔材一次成形尺寸更小、数量更多的零件的可行性。通过控制沉积时间和GO含量,制备厚度从10μm到210μm、GO含量为0g/L、0.01g/L、0.05g/L、0.1g/L的纳米晶Ni-Co/GO箔材。借助扫描电子显微镜观察其表面平整致密,箔材表面光亮度随GO含量增多而降低。借助透射电子显微镜、X射线衍射仪等设备计算了晶粒尺寸在15~50nm。通过室温拉伸实验研究了厚度为70μm、140μm、210μm,GO含量为0g/L、0.01g/L、0.05g/L、0.1g/L箔材的室温断裂强度,实验表明随着GO的增多、箔材厚度的增大,材料的室温断裂强度增大,最大断裂强度为1154MPa。对材料的显微硬度研究表明,随着GO含量的增加,材料的显微硬度逐渐增大。借助高温拉伸试验研究材料的高温延伸率,测得箔材在500时℃塑性最好,材料塑性随着GO的增加逐渐降低,当不含GO、在500℃时获得最大延伸率500%。在500时℃对GO含量为0g/L、0.05g/L和0.1g/L的箔材进行微半球体气体胀形实验,胀形高度均大于2.5mm,且随GO含量增加,胀形高度递减,胀形气压递增,表明材料均能实现超塑性变形且材料强度随GO增多而增大。胀形件壁厚分布均匀,SEM断口形貌呈沿晶断裂。设计直径为0.36mm的5x5微阵列拉深模具,在500℃时对厚度为12~14μm箔材的单次尺寸更小、数量更多的零件成形性能进行探索,研究表明该方案具有可行性。
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