鈷含量對電沉積納米晶鎳鈷合金組織與力學(xué)性能的影響

1、鈷含量對電沉積納米晶鎳鈷合金組織與力學(xué)性能的影響 第 20 卷第 1 期 中國有色金屬學(xué)報 2010年 1 月 Vol.20 No.1The Chinese Journal of Nonferrous Metals Jan. 2010 文章編號 :1004-0609201001-0092-08鈷含量對電沉積納米晶鎳鈷合金組織與力學(xué)性能的影響1 1, 2 1許偉長 ,戴 品強(qiáng) ,鄭耀東1. 福州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,福州 350108; 2. 福建工程學(xué)院 材料科學(xué)與工程系,福州 350108摘 要:采用脈沖電沉積技術(shù)制備鈷含量在 2.4%59.3%范圍內(nèi)的鎳鈷合金。利用 XRD 與 TEM

2、 技術(shù)對納米晶鎳鈷合金的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明:所有成分的納米晶鎳鈷合金均為面心立方結(jié)構(gòu)的單相固溶體,平均晶粒尺寸為 1124 nm,且平均晶粒尺寸隨鈷含量的增加而減小,鎳鈷合金鍍態(tài)下 TEM組織中觀察到的晶粒尺寸與 XRD測量結(jié)果一致;納米晶鎳鈷合金抗拉強(qiáng)度為 1 3001 650 MPa,斷裂伸長率為 10.5%14.5%,鎳鈷合金的抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長率均隨鈷含量的增加而提高;隨著鈷含量的不斷增加,鎳鈷合金在單向拉伸過程中的應(yīng)力誘發(fā)晶粒長大被逐漸抑制,提高加工硬化率,塑性失穩(wěn)被延遲,從而提高塑性。 關(guān)鍵詞:鎳鈷合金;納米晶;力學(xué)性能;晶粒長大;變形機(jī)制 中圖分類號:TG 174.441

3、 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AEffect of Co content on structures and mechanical properties of electrodeposited nanocrystalline Ni-Co alloys1 1, 2 1XU Wei-chang , DAI Pin-qiang , ZHENG Yao-dong1. College of Materials Science and Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China; 2. Department of Materials Science and E

4、ngineering, College of Fujian Engineering, Fuzhou 350108, ChinaAbstract: Ni-Co alloys with Co content varying from 2.4% to 59.3% were prepared by pulse electrodeposition nanocrystalline. The microstructures of the nanocrystalline Ni-Co alloys were characterized by XRD and TEM. The analysis of XRD in

5、dicates that nanocrystalline Ni-Co alloys are all face-centered cubic structure, single-phase solid solution with an average grain size in the range of 11 ?24 nm, and the average grain size decreases with increasing Co content. The grain size observed in the TEM structures of as-deposited Ni-Co allo

6、ys is consistent with that measured by XRD. For nanocrystalline Ni-Co alloys, the ultimate tension strength is in the range of 1 300 ?1 650 MPa and the elongation to failure is in the range of 10.5% ?14.5%. Both the ultimate tension strength and the elongation to failure increase with increasing Co

7、content. With increasing Co content, the grain growth in the process of tension deformation is gradually suppressed leading to improved work hardening rate and delayed plasticity instability, which aids to obtain enhanced ductilityKey words: Ni-Co alloy; nanocrystalline; mechanical property; grain g

8、rowth; deformation mechanism納米晶金屬材料具有非常高的強(qiáng)度,但是其拉伸 的同時兼?zhèn)涓咚苄詳嗔焉扉L率在 10%以上對于納米1?5伸長率通常只有 5%左右 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及同類粗晶材料。 晶金屬材料是可能的。但是,目前還僅限于少數(shù)的幾提高納米晶金屬材料的塑性,使之能夠成為理想的工 種納米晶金屬材料中,如電沉積獲得的具有納米尺度6程材料,是近年來該領(lǐng)域研究的熱點。在具備高強(qiáng)度 孿晶的超細(xì)晶銅 、由銅粉真空加壓固體化得到的基金項目:福建省自然科學(xué)基金資助項目E0810006;福州大學(xué)創(chuàng)新計劃資助項目 收稿日期:2009-03-09;修訂日期:2009-08-25 通信作者:戴品強(qiáng)

9、,教授,博士; E-mail: pqdai126 第 20 卷第 1 期 許偉長,等:鈷含量對電沉積納米晶鎳鈷合金組織與力學(xué)性能的影響 937納米晶銅 和通過等徑角擠壓、冷軋、低溫退火等工 電子加速電壓為 200 kV。透鏡樣品采用雙噴電解儀進(jìn)8 9序后獲得的雙晶粒尺寸分布的納米晶銅 。MA 等 行減薄,所用的電解液為 15 mL高氯酸+285 mL 乙醇提出提高加工硬化率d /d ,抑制塑性失穩(wěn)使 d /d 溶液,電解電壓為 50 V,電解溫度為 ?20 ?30 。利 這種觀點也在上述 3 種高塑性納米晶純金屬材料中得 粒尺寸分布。 到證實。近十年來,納米晶材料

10、的塑性研究集中在純金屬,2 結(jié)果與分析 而對合金的塑性研究相對較少。通常納米晶合金,如10 ?11 12Ni-Fe 與 Ni-Co 合金,較純金屬顯示出更高的強(qiáng) 度,同時伸長率有所下降。但這樣的研究幾乎都只關(guān) 2.1 鎳鈷合金的組織結(jié)構(gòu) 注某一成分的合金的性能,因而目前對于納米晶合金 所研究的鎳鈷合金成分如下: Ni-2.4%Co、體系中化學(xué)成分與力學(xué)性能的關(guān)系了解還甚少,對納 Ni-5.7%Co、Ni-10.6%Co、Ni-15.4%Co、Ni-32.0%Co、米晶合金塑性變形微觀機(jī)制的探索也有待深入。本文 Ni-49.4%Co、Ni-59.3%Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 作者以納米晶鎳鈷合金為對象,研

11、究鈷含量對拉伸強(qiáng) 圖 1所示為不同成分電沉積鎳鈷合金的 XRD譜。度和塑性的影響,并通過 XRD、TEM 等測試手段分 從圖 1 中可以看出,7 種成分鎳鈷合金的衍射峰均為析合金塑性變形前后微觀組織的變化,揭示納米晶合 類似純鎳的射線峰,并未觀察到其他相的衍射峰,說金塑性變形的微觀機(jī)制。 明 Co原子只是以置換固溶的形式進(jìn)入 Ni原子的晶格點陣中形成單相固溶體。從圖 1 中還可觀察到隨著鈷含量的逐漸增加,111晶面的衍射峰逐漸增強(qiáng),同時1 實驗 200晶面的衍射峰逐漸減弱,高鈷含量合金的 XRD分布與標(biāo)準(zhǔn) Ni無織構(gòu)鎳的 XRD 分布非常接近, 表明采用方波脈沖電沉積技術(shù)制備晶粒尺寸為納米尺

12、隨著鈷含量的升高,合金組織將趨近于理想的無織構(gòu)度的二元鎳鈷合金。所使用的鍍液的基本組成包括氨 單相固溶體。同時,XRD譜上還觀察到隨著鈷含量的基磺酸鎳、氨基磺酸鈷、氯化鈷、氯化鎳、硼酸、十 增加,111和200峰逐漸寬化,表明晶粒尺寸隨鈷含2+二烷基硫酸鈉和糖精。通過調(diào)整鍍液中的Ni 與 量的增加逐漸減小。 2+Co 之比改變鎳鈷合金中的鈷含量。電沉積工藝如 2下:平均電流密度 10 A/dm ,占空比 50%,導(dǎo)通時間50 ms,鍍液的 pH 3.5,鍍液溫度 60 ,沉積過程始終采用磁力攪拌。陽極選用高純低硫鎳板純度99.9%,陰極選用電解拋光的不銹鋼片,浸液陰陽極面積比為 1 ?4。 電

13、沉積過程中使用氨基磺酸溶液和堿式碳酸鎳溶液穩(wěn)定鍍液的 pH值。沉積 3 h后,制備的鎳鈷合金鍍層厚度為 180200 m,采用機(jī)械法剝離鍍層。 采用荷蘭 Philips-FEI 公司生產(chǎn)的 XL30ESEMTMP 型環(huán)境掃描電鏡自帶的能譜儀測量鎳鈷合金的成分。采用日本島津的 XD ?SA 型 X 射線衍射儀分析鎳鈷合金鍍層的微觀結(jié)構(gòu), 衍射條件為銅靶, 運用 Jade圖1 不同鈷含量鎳鈷合金的 XRD譜 5.0 軟件根據(jù) XRD譜計算晶粒尺寸,計算前采用經(jīng)退火處理的標(biāo)準(zhǔn)粗晶硅樣品的 XRD 譜扣除衍射儀的儀 Fig.1 XRD patterns of Ni-Co alloys with var

14、ious Cocontents 器寬化。用線切割機(jī)從鎳鈷合金鍍層上切割拉伸試樣。試樣標(biāo)距區(qū)長 10 mm,寬 6 mm,厚 180200 m。在 微機(jī)控制的電子萬能試驗機(jī)CMT ?6104上進(jìn)行室溫 圖 2 所示為電沉積鎳鈷合金晶粒尺寸隨鈷含量的?3 ?1下的單向拉伸試驗,應(yīng)變速率為 10 s 。采用上述的 變化曲線。從圖 2 中可見,電沉積鎳鈷合金的平均晶環(huán)境掃描電鏡觀察拉伸斷口形貌。采用 Tecnai G2 F20 粒尺寸為納米尺度,位于 1124 nm 之間,且隨鈷含型場發(fā)射透射電鏡對鎳鈷合金的微觀組織進(jìn)行觀察, 量的增加而單調(diào)地減小。這種晶粒尺寸強(qiáng)烈地依賴于 中國有色金屬學(xué)報2010年

15、 1月 94 合金成分的規(guī)律,也同樣地存在于其他的電沉積合金粒尺寸統(tǒng)計分布。對于 Ni-15.4%Co,圖 3a 顯示的晶13 14 15系中,如 Ni-P ,Ni-W ,Ni-Fe 等。在熱力學(xué)方粒尺寸分布的下限為 10 nm,上限為 50 nm,晶粒百面,納米合金的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性通?？捎?Gibss 自由能 G分?jǐn)?shù)的峰值為 18 nm;對于 Ni-32.0%Co,圖 3b 顯示的變化量 dG來表示: 的晶粒尺寸分布下限為 8 nm,上限為 42 nm,晶粒百dG dA1 分?jǐn)?shù)的峰值為 1416 nm;對于 Ni-59.3%Co,圖 3c 顯示的晶粒尺寸分布下限為 6 nm,上限為 36 nm,

16、晶式中:A 為晶界面積, 為晶界能。對于純金屬 為正粒百分?jǐn)?shù)的峰值為12 nm。由晶粒尺寸統(tǒng)計結(jié)果計算值,所以納米晶粒具有自發(fā)長大,減小 A以達(dá)到最低出的 Ni-15.4%Co、Ni-32.0%Co、Ni-59.3%Co 的平均14能量的傾向。對于二元合金, 可表示為晶粒尺寸分別為 21.6、17.3、14.3 nm,這些數(shù)值都稍 G +RTlnX2 0 seg微大于相同成分下本研究中采用 XRD 方法對晶粒尺式中: 為純金屬的晶界能, 為晶界上溶質(zhì)的過剩0 寸的計算值約 24 nm。晶粒尺寸統(tǒng)計分布顯示:隨含量,G 為偏聚能,R 為理想氣體常數(shù),T 為溫度,seg著合金中鈷含量的增加,鎳鈷合

17、金除了平均晶粒尺寸X 為合金中溶質(zhì)的含量。對于本研究的 Ni-Co 合金,減小外,晶粒尺寸的分布范圍也在縮小,鈷含量越高,由于沉積工藝完全相同, Co含量對 Ni-Co合金晶粒尺獲得的晶粒尺寸越接近于一致。 寸的影響可通過式2加以討論。由于室溫下 Ni、Co原子之間可以完全互溶, Co 原子的晶界偏聚較小,2.2 納米晶鎳鈷合金的力學(xué)性能可忽略。這樣, 、G 為常數(shù),純鎳的 為常數(shù),則seg 0圖 4所示為電沉積納米晶鎳鈷合金的工程應(yīng)力室溫下 隨溶質(zhì) Co 含量 X 的增加而減小。因此,與應(yīng)變曲線及合金中鈷含量對抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長率的純鎳相比,鎳鈷合金中鈷含量越高,具有的 越低,影響。在每種鎳

18、鈷合金成分下進(jìn)行至少 3 次的拉伸實室溫允許越大的 A介穩(wěn)存在,即允許越細(xì)小的晶粒尺驗,取不同成分下斷裂伸長率最高的兩條曲線作為無寸介穩(wěn)地存在于室溫。 缺陷納米晶鎳鈷合金的本征力學(xué)性能。圖 4a所示為不同成分時斷裂伸長率最高的拉伸曲線。從圖 4a中可見,在本研究的鈷含量范圍內(nèi),納米晶鎳鈷合金均表現(xiàn)出高強(qiáng)度并兼具良好的塑性,強(qiáng)度在 1 3001 650 MPa 之間,斷裂伸長率均在 10%以上。所有成分的鎳鈷合金的拉伸曲線上均出現(xiàn) 3 個明顯的特征階段:1 在屈服之后出現(xiàn)明顯的加工硬化; 2 加工硬化隨應(yīng)變的增加而減小,在曲線上出現(xiàn)大約應(yīng)變量為 1%2%的恒定流變應(yīng)力下的塑性變形; 3 均在出現(xiàn)

19、塑性失穩(wěn)d /d 后發(fā)生斷裂,塑性失穩(wěn)應(yīng)變量約為 2%3%。根據(jù)文獻(xiàn)6, 10 ?11中報道的無缺陷的納米晶金屬材料的拉伸曲線,這些曲線上均出現(xiàn)上述 3 個特征,據(jù)圖 2 鎳鈷合金平均晶粒尺寸隨鈷含量的變化 此可以排除納米晶材料因制備工藝引入的缺陷造成的Fig.2 Average grain size as function of Co content in Ni-Co 對本征力學(xué)性能的掩蓋,因此本實驗中制備的納米晶alloys 鎳鈷合金可認(rèn)為是無缺陷的。圖 4b所示為納米晶鎳鈷合金抗拉強(qiáng)度隨鈷含量的變化曲線。從圖 4b可見,圖 3a、 b、 c所示分別為 Ni-15.4%Co、對于本研究的納

20、米晶鎳鈷合金,當(dāng)鈷含量低于 15.4%Ni-32.0%Co、Ni-59.3%Co在鍍態(tài)下的 TEM明場像。 時,抗拉強(qiáng)度隨合金鈷含量的增加而增加;當(dāng)鈷含量從圖 3 中可觀察到,隨著合金中鈷含量的增加,晶粒在 15.4%59.3%范圍內(nèi)時,抗拉強(qiáng)度幾乎不隨鈷含量尺寸減小,這與 XRD 的測量結(jié)果一致。圖 3a、b、 的增加而變化,保持在 1.550 GPa 左右。圖 4c所示c右上角的選區(qū)電子衍射花樣均呈現(xiàn)連續(xù)的環(huán)狀,進(jìn)為納米晶鎳鈷合金斷裂伸長率隨鈷含量的變化曲線。一步證實了電沉積鎳鈷合金的晶粒為納米晶。 圖 3a 、從圖 4c可見,當(dāng)鈷含量低于 15.4%時,斷裂伸長率b 、c 所示分別為以上

21、 3 種納米晶 Ni-Co 合金的晶 幾乎保持在 11%左右;當(dāng)鈷含量超過 15.4%并增加至第 20 卷第 1 期 許偉長,等:鈷含量對電沉積納米晶鎳鈷合金組織與力學(xué)性能的影響 95 圖3 鍍態(tài)納米晶 Ni-Co合金的 TEM明場像和晶粒尺寸統(tǒng)計分布 Fig.3 TEM bright field images for as-deposited Ni-15.4%Co a, Ni-32.0%Co b, Ni-59.3%Co c and statistical distribution of grain size for Ni-15.4%Co a , Ni-32.0%Co b and Ni-59.

22、3%Co c 貌。由圖 5 可見,隨著合金中鈷含量的增加,韌窩尺59.3%時,斷裂伸長率增加并保持在 14.5%左右,表現(xiàn)寸由大變小,由深變淺。韌窩尺寸與晶粒尺寸有關(guān),出中、高鈷含量合金的塑性明顯地高于低鈷含量合金16隨晶粒尺寸減小而減小 。納米晶在尺寸上存在臨界的塑性。 值,當(dāng)晶粒尺寸減小至臨界值之下,變形機(jī)制由“晶17界發(fā)射不全位錯”方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬Ы缁啤狈绞?。2.3 納米晶鎳鈷合金拉伸斷口表面形貌 11LI等 在臨界尺寸以下的 Ni-Fe合金中觀察到一種平 圖 5 所示為納米晶鎳鈷合金拉伸斷口的 SEM 形 中國有色金屬學(xué)報2010年 1月 96圖 4 鎳鈷合金的工程應(yīng)力應(yīng)變曲線a,

23、抗拉強(qiáng)度鈷含量曲線b, 斷裂伸長率鈷含量曲線c Fig.4 Engineering stressstrain curves of Ni-Co alloysa, ultimate tension strengthCo content curveb and elongation to failureCo content curves c 圖5 納米晶鎳鈷合金拉伸斷口的 SEM形貌 Fig.5 SEM images of tension fracture: a Ni-2.4%Co; b Ni-15.4%Co; c Ni-32.0%Co; d Ni-59.3%Co第 20 卷第 1 期 許偉長,等:鈷

24、含量對電沉積納米晶鎳鈷合金組織與力學(xué)性能的影響 97坦的韌窩,深度非常淺。對于鎳鈷納米金屬的臨界晶 10 nm 左右的小晶粒發(fā)生了長大,但也只是長大至粒尺寸無確切的報道。因此,從不同晶粒尺寸鎳鈷合 2030 nm。對比圖 6a和 6b可以看出,高鈷含量的金韌窩深淺來看,本研究的納米鎳鈷合金在鈷含量增 納米晶鎳鈷合金在應(yīng)力作用下抵抗晶粒長大的能力明加晶粒尺寸減小的時候晶粒尺寸可能經(jīng)過臨界值,特 顯地高于低鈷含量的納米晶鎳鈷合金。 別是對于晶粒尺寸為 11 nm 的 Ni-59.3%Co 合金,晶 粒尺寸可能位于臨界值以下。 2.5 分析與討論分子動力學(xué)模擬預(yù)測,對于納米晶純金屬,在拉18?192

25、.4 納米晶鎳鈷合金拉伸斷口附近的 TEM 組織 伸應(yīng)力作用下發(fā)生顯著的應(yīng)力誘發(fā)晶粒長大 。在20 21圖 6所示為納米晶 Ni-15.4%Co與 Ni-59.3%Co合 單向拉伸 或壓縮 、高壓扭轉(zhuǎn)High pressure 22 23金在拉伸斷口附近的 TEM明場像。從圖 6a可見,在 torsion 、壓痕Indentation 等受力狀態(tài)下的納米晶Ni-15.4%Co合金拉伸斷口 TEM組織中,4050 nm的 金屬的 TEM 組織中,均證實納米晶金屬中存在應(yīng)力晶粒占了相當(dāng)大的比例,組織中甚至還能觀察到一些 誘發(fā)晶粒長大,而且受力過程中的晶粒長大與熱擴(kuò)23尺寸為 7080 nm 的晶粒

26、,明顯大于鍍態(tài)的晶粒尺寸 散無 關(guān) 。但是,對于納米晶金屬在拉伸應(yīng)力狀態(tài)見圖 3a。這表明拉伸變形中許多晶粒在應(yīng)力作用下 下導(dǎo)致晶粒長大對塑性的影響一直未被關(guān)注。 發(fā)生了顯著的長大,小晶粒通過轉(zhuǎn)動、晶界遷移合并 納米晶金屬因組織中具有細(xì)小且近似完整晶體成為大晶粒。由圖 6b可見,在 Ni-59.3%Co 合金拉伸 結(jié)構(gòu)的晶粒,在應(yīng)力作用下發(fā)生晶界滑移、遷移或位斷口附近的 TEM 組織中,幾乎沒有觀察到尺寸超過 錯先在晶界處形核然后晶界以發(fā)射不全位錯的方式協(xié)17, 2430 nm的晶粒。相比于該合金鍍態(tài)下的組織圖 3c, 調(diào)塑性變形 。晶界上不全位錯的形核、發(fā)射所需斷口附近的組織與鍍態(tài)下的差別僅

27、在斷口處 2030 的應(yīng)力相對于粗晶材料晶內(nèi)全位錯滑移要高得多。因nm的晶粒數(shù)量明顯地增多了,這表明在拉伸過程中, 此,納米晶金屬材料具有較高的流變應(yīng)力。但是,如果晶粒從幾十納米長大至幾百納米,以晶界滑移、晶界發(fā)射不全位錯為主的塑性變形方式將可能轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃?nèi)全位錯滑移、增殖如 Frank-Read 源為主導(dǎo),由此將導(dǎo)致塑性變形階段加工硬化率降低,增大塑性失穩(wěn)的可能性,降低塑性。而這在一些分子動力學(xué)模擬17和試驗方面都已有相關(guān)的報道。例如, SCHIOTZ 等模擬的 450 nm 納米晶 Cu 的拉伸曲線,當(dāng)應(yīng)變進(jìn)行到塑性階段時,曲線上流變應(yīng)力隨應(yīng)變的增加而減小,18表現(xiàn)出塑性失穩(wěn),而該階段在

28、FARKAS等 的模擬過程中正對應(yīng)著應(yīng)力作用下晶粒的長大過程。ZHANG23等 在進(jìn)行納米壓痕實驗時,發(fā)現(xiàn)納米銅的硬度隨加載時間呈線性減小關(guān)系,原因在于壓頭附近的納米晶組織在加載過程中發(fā)生了顯著的晶粒長大。這些發(fā)現(xiàn)支持應(yīng)力誘發(fā)晶粒長大將導(dǎo)致納米晶材料失去原先的高硬度、高強(qiáng)度性能的論點。 對于低鈷含量的納米晶 Ni-15.4%Co 合金,在拉伸過程中發(fā)生了晶粒長大,主要是 20 nm左右的晶粒長大至 5060 nm,晶粒長大的程度較為明顯,但晶粒長大的幅度相對于純金屬在納米壓痕、高壓扭轉(zhuǎn)受力狀態(tài)下要小得多這兩種情況下長大的晶粒尺寸最大22?23可達(dá)幾百納米 。這可能有兩個方面的原因: 1 拉伸狀

29、態(tài)下的應(yīng)力要明顯地低于納米壓痕和高壓扭轉(zhuǎn)狀圖 6 拉伸斷口附近的 TEM明場像 態(tài)下的應(yīng)力;2 納米晶 Ni-15.4%Co 合金中含有一定Fig.6 TEM bright field images of tension fracture: 量的 Co 原子,微觀晶界結(jié)構(gòu)不同于純金屬中的情況,a Ni-15.4%Co; b Ni-59.3%Co 因而應(yīng)力狀態(tài)下晶界的滑移、遷移性質(zhì)也將發(fā)生改變。中國有色金屬學(xué)報2010年 1月 98 采用分子動力學(xué)模擬納米尺度雙相 Al-Pb 合金塑 長率范圍為 10.5%14.5%。 性變形過程中,發(fā)現(xiàn) Pb 原子偏聚在晶界上可以強(qiáng)烈 3 隨著鈷含量不斷增加,

30、鎳鈷合金的晶粒在單向25 26地抑制應(yīng)力誘發(fā)晶粒長大 。而且,SORE 等 分別 拉伸過程中的應(yīng)力誘發(fā)晶粒長大被逐漸抑制,加工硬對比了超細(xì)晶純 Al 和超細(xì)晶 Al-Mg 合金在原位拉伸 化率提高,塑性失穩(wěn)被延遲,從而獲得高塑性。 前后的 TEM組織變化,發(fā)現(xiàn)溶質(zhì) Mg原子具有釘扎位 錯、阻礙晶界遷移的作用,抑制了應(yīng)力作用下晶粒的 REFERENCES 長大。根據(jù)這些結(jié)果可知,Ni-15.4%Co 合金中 Co 原 子可能起到類似的作用,對于 Co 原子在組織中的分 1 WANG N, WANG Z, AUST K T, ERB U. Room temperature creep behavi

31、or of nanocrystalline nickel produced by an 布及對晶界結(jié)構(gòu)的影響有待進(jìn)一步研究。 electrodeposition techniqueJ. Mater Sci Eng A, 1997, 2372: 對于本研究中高鈷含量的納米晶 Ni-59.3%Co 合150 ?158金,拉伸斷口處的 TEM 組織表明拉伸過程中也存在2 DALLA T F, van SWYGENHOVEN H, VICTORIA M著晶粒長大,但僅僅是鍍態(tài)組織中 10 nm左右的晶粒Nanocrystalline electrodeposited Ni: Microstructur

32、e and tensile 長大到 2030 nm,相對于低鈷的 Ni-15.4%Co 合金,propertiesJ. Acta Materialia, 2002, 5015: 3957 ?3970拉伸應(yīng)力狀態(tài)下晶粒長大的程度要小得多。這表明在3 LEGROS M, ELLIOTT B R, RITTNER M N, WEERTMAN J R, 本研究中僅獲得單相固溶體的鈷含量范圍內(nèi),隨著鈷HEMKER K J. Microsample tensile testing of nanocrystalline 含量的增加,變形過程中抑制應(yīng)力誘發(fā)晶粒長大的能metalsJ. Philosophica

33、l Magazine A, 2000, 804: 1017 ?1026力增強(qiáng)。結(jié)合 2.2 節(jié)中的拉伸數(shù)據(jù),表明隨著鈷含量4 WANG Y M, CHENG S, WEI Q M, MA E, NIEH T G, HAMZA 的增加,應(yīng)力誘發(fā)晶粒長大逐漸被抑制,塑性失穩(wěn)被 A. Effects of annealing and impurities on tensile properties of electrodeposited nanocrystalline NiJ. Scripta Materialia, 2004, 延遲,從而納米晶中、高鈷合金獲得的塑性明顯地高5111: 1023 ?

34、1028于納米晶低鈷合金,中、高鈷合金的斷裂伸長率高達(dá)5 YIM T H, YOON S C, KIM H S. Tensile properties of 14.5%,比低鈷合金高 3%。 electrodeposited nanocrystalline nickelJ. Mater Sci Eng A, 在本研究中獲得單相固溶體的鈷含量范圍內(nèi),鈷2007, 449/451: 836 ?840含量的增加將造成晶粒尺寸減小、變形機(jī)制轉(zhuǎn)變,造6 SHEN Y F, LU L, LU Q H, JIN Z H, LU K. Tensile properties of 成微觀晶界結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,同時也

35、造成固溶 Co 原子copper with nano-scale twinsJ. Scripta Materialia, 2005, 5210: 對晶界的釘扎作用、不全位錯運動等方面產(chǎn)生不同影989 ?994響。這些都有待于進(jìn)一步的研究。但是,從純金屬的 7 YOUSSEF K M, SCATTERGOOD R O, LINGA MURTY K, HORTON J A, KOCH C C. Ultrahigh strength and high ductility 動力學(xué)模擬和納米壓痕等實驗結(jié)果來看,晶粒尺寸對of bulk nanocrystalline copperJ. Applied Physics Letters, 2005, 應(yīng)力誘發(fā)晶粒長大的傾向無明顯的影響。在幾納米的879: 091904 ?1 ?3小晶粒和幾十納米的大晶粒中都可觀察到應(yīng)力誘發(fā)晶8 WANG Y M, CHEN M W, ZHOU F H