非晶纳米晶镍磷合金镀层氢损伤及耐磨耐蚀性研究

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1、分类号：TG113.25，TG174.2密级：公开UDC：单位代码：10008北京科技大学博士学位论文论文题目：非晶纳米晶镍磷合金镀层氢损伤及耐磨耐蚀性研究学号：_________________________B20030194作者：_________________________周庆军材料物理与化学专业名称：_________________________2007年03月13日北京科技大学博士学位论文论文题目：非晶纳米晶镍磷合金镀层氢损伤及耐磨耐蚀性研究作者：_________________________周庆

2、军指导教师：乔利杰教授单位：北京科技大学指导小组成员：李金许教授单位：北京科技大学单位：论文提交日期：2007年03月13日学位授予单位：北京科技大学非晶纳米晶镍磷合金镀层氢损伤及耐磨耐蚀性研究StudyonHydrogenDamage,WearandCorrosionPropertiesofAmorphousandNano-crystallineNickelPhosphorusCoatings研究生姓名：周庆军指导教师姓名：乔利杰北京科技大学材料科学与工程学院北京100083，中国DoctorDegreeCandida

3、te：QingjunZhouSupervisor：LijieQiaoSchoolofMaterialsScienceandEngineeringUniversityofScienceandTechnologyBeijing30XueyuanRoad，HaidianDistrictBeijing100083，P.R.CHINA独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得北京科技大

4、学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的说明本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________北京科技大学

5、博士学位论文摘要本文采用化学镀方法制得非晶态Ni-P合金镀层，通过调节晶化处理温度得到不同晶化程度的非晶纳米晶Ni-P合金镀层。研究了原始镀态、不同晶化程度镀层的断裂韧性、压痕塑性变形行为及氢的影响，并研究了晶化处理对Ni-P合金镀层摩擦磨损性能和电化学腐蚀性能的影响规律。主要研究内容和结论如下：1）采用化学镀方法制备非晶态Ni-P镀层，通过DSC分析确定镀层的晶化转变温度，采用非晶晶化法在不同温度下对非晶镀层进行晶化处理。发现通过晶化处理可得到不同晶化程度的非晶纳米晶合金镀层，镀层的晶化程度随热处理温度的升高而增大，当

6、热处理温度升至400℃，镀层完全转化为晶态。2）采用两步沉积法制得脱基Ni-P合金薄膜，用脱基薄膜制作缺口拉伸试样，测量了不同晶化程度镀层的断裂韧性KIC。结果表明，镀层的KIC随着晶化程度的增1/21/2大而降低，原始镀态的KIC为7.4MPam，400℃完全晶化后降至1.2MPam；用压痕法分别在晶化镀层表面、横截面和脱基镀层表面测量了KIC，结果表明，当压痕深度和镀层厚度之比小于0.1时，所得结果与拉伸实验一致，而大于0.1时，测量结果偏低。因此，用压痕法测量薄膜或镀层KIC时，应将相对压入深度控制在0.1以下。3

7、）通过压痕实验研究了非晶态Ni-P镀层的压痕塑性变形以及氢对塑性变形行为的影响。结果表明，在压痕周围产生多重环形剪切带，塑性区尺寸与压痕载荷平方根呈线性关系；预充氢镀层压痕塑性区尺寸随可扩散氢浓度的增大而增大，即氢可以促进非晶态Ni-P镀层的局部塑性变形。4）研究了非晶态Ni-P合金镀层经电解充氢后的氢鼓泡和氢致滞后断裂行为。发现充氢可以使非晶态Ni-P合金镀层产生氢鼓泡并发生氢致滞后断裂；氢鼓泡通过自由体积和氢的扩散聚集形核，在氢压下通过裂纹扩展长大；在恒载荷下发生滞后断裂，氢致滞后断裂门槛应力场强度因子为KIH/KI

8、C=0.97-0.12lnC0。5）采用销—盘磨损实验方法、动电位极化与交流阻抗研究了不同晶化程度非晶纳米晶Ni-P镀层的摩擦磨损与腐蚀性能的变化规律。结果表明，晶化处理对镀层的磨损和耐蚀性能有很大影响，随镀层晶化程度增大，耐磨性提高，耐蚀性下降，i北京科技大学博士学位论文400℃完全晶化镀层耐磨性最好，耐蚀性最差，