纳米TiN对铝合金的影响

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纳米tin化学镀镍处理

将纳米TiN进行化学镀镍处理，处理过程：用丙酮溶液超声清洗15min→静置20min；滤去上清液→去离子水超声清洗10min→静置20min；滤去上清液→化学超声除油→静置20min；滤去上清液→化学粗化5min→加去离子水清洗→静置20min；滤去上清液→敏化8min→加去离子水清洗→静置20min；滤去上清液→活化→加去离子水清洗→静置20min；滤去上清液→还原1min→加去离子水清洗→静置20min；滤去上清液→化学镀镍（采用常温化学镀镍液，边搅拌边缓慢加入化学镀镍液，反应1h）→多次加去离子水清洗，静置20min，滤去上清液→150℃烘干。

合金制备

在电阻炉中将A356合金熔化，在730℃时通入氩气（Ar）对铝合金熔体进行除气处理，用铝箔将经表面镀镍处理后的纳米TiN颗粒包裹后加入熔体中，并通过Ti金属叶片对熔体进行搅拌处理，静置后在720℃时浇铸，取样对组织进行分析。

结果及分析

图1为未经化学镀镍处理及筛选的原TiN颗粒形貌。可以看出，TiN颗粒粒度多数在纳米尺度范围内，颗粒表面较为平整光滑。图2为经化学镀镍处理及筛选后的TiN颗粒的形貌和成分扫描结果。由图2a可以看出，经过化学镀镍处理后，颗粒形态发生了变化。成分扫描结果表明，TiN颗粒表面有少量的镍（图2b）。图3为未加入TiN改性处理的A356合金的组织，图4为加入0.3%（质量分数）未经化学镀镍表面处理的TiN纳米颗粒的A356合金的组织，图5为加入0.3%（质量分数）经化学镀镍处理的TiN纳米颗粒的A356合金的组织。比较图3和图5可以看出，添加经化学镀Ni处理的纳米TiN颗粒后的A356合金的共晶硅相得到明显细化，这有利于合金塑性的提高。由表1的测试结果可以看出，与未经TiN处理的合金相比，纳米颗粒处理后的合金抗拉强度提高约10%，而断后伸长率提高约92%，说明共晶硅相经过细化处理后，合金的力学特性得到改善，尤其是材料塑性。图4的微观组织结果表明，添加颗粒对组织中Si相的细化效果不明显，形态和分布未取得明显改善，原因在于TiN颗粒表面未经镀镍处理，颗粒与A356合金熔体的相容性不好，纳米颗粒不能在熔体中很好地分散，未能取得明显细化结果。

本文作者：朱利萍徐永东聂景江鲁闯吕绯作者单位：中国兵器科学研究院