Al在SiC纤维上的熔盐电沉积及其电化学过程研究

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铝合金具有许多优良的性能,如比重小、导热导电性能好、耐腐蚀、可加工性好等,在工业、民用等各个领域得到广泛的应用。其中,铝铜合金也被称之为硬铝合金,具有良好的力学性能。随着工业的发展,对材料也提出了越来越高的要求。将铝或其合金作为基体,与性能优良、与金属相容性好的SiC纤维复合在一起,使材料既具有铝合金的特点,又具有纤维比强度、比模量高的性能,是金属基复合材料中很重要的一种材料。利用物理气相沉积法先制备出先驱丝,再通过热压法制备的复合材料纤维体积分数可控,排布均匀,且不易损伤,但设备价格较高,金属利用率底。因此,寻找开发低成本的制备先驱丝的工艺就变的很有必要。本论文在LiCl-KCl-AlCl3(2wt.%)熔盐体系中采用熔盐电解法制备了铝铜合金,并对其电化学反应过程进行了分析;用脉冲电沉积的方法在镀铜的碳化硅纤维上沉积铝,制备了铝基复合材料先驱丝,并对其电化学反应过程及制备工艺进行了研究。1.在熔盐体系中采用循环伏安法、方波伏安法和开路计时电位法对Al3+在铜基底和钼基底上的电化学还原过程进行了分析,并用电化学沉积的方法在铜基底上沉积了铝铜间金属化合物,用XRD和SEM对样品的形貌和结构进行了表征。实验结果表明,在648K的温度条件下,Al3+在铜基底上除了铝单质的析出之外发生了三个还原反应,生成了三种铝铜间金属化合物。采用恒电位电解的方法制备了不同相组成的铝铜合金,通过XRD进行分析得到三种化合物分别是Al4Cu9,Al Cu和Al2Cu。2.采用化学镀的方法在碳化硅纤维表面沉积了铜镀层,探讨了不同氢氧化钠添加量对沉积的铜层的影响,并用SEM对碳化硅纤维表面形貌进行了分析。实验结果表明,当氢氧化钠添加量是2.5g时得到的镀层光亮致密,质量最好,而且铜层的电化学稳定性良好。3.用循环伏安法和开路计时电位法研究了在LiCl-KCl-AlCl3(2wt.%)熔盐体系中在碳化硅纤维和镀铜碳化硅纤维上的电化学还原过程,对比了在铜电极和镀铜碳化硅纤维上的电化学过程。并用脉冲电沉积技术在镀铜碳化硅纤维上采用不同的电流密度沉积铝制备了先驱丝,应用SEM对先驱丝表面形貌进行了表征。实验结果表明,纯碳化硅纤维导电性能较差,且与金属锂形成化合物,在镀铜碳化硅与铜基底上的电化学过程相似,也生成了三种金属间化合物。当电流大小在0.6m A的时候,表面形貌较好,致密且较为均匀。
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