大创实验中期报告

大创实验中期报告实验背景：近年来非晶态金属材料由于具有高强度，高硬度，良好的耐蚀性耐摩擦性等优异性能而引起各界人士的广泛关注，是一种具有很大的潜力的金属材料。目前，作为软磁材料的非晶合金带材已经实现产业化并逐渐取代硅钢片，使配电变压器的空载损耗大大降低。大块非晶材料目前作为结构材料在非晶钢，轻化结构材料，生物材料等领域而得到广泛的应用。非晶合金因优异的力学、化学、磁学等性能在电子机械化工等行业具有十分广阔的发展和应用前景。然而非晶态金属材料具有低塑性的特点，这一特点严重的限制了他的应用。找到一种可以提高非晶塑性的方法尤为重要，本课题是通过电镀和化学镀的方法在非晶态合金上镀上一层金属镍或金属铜。并通过不同的实验条件得到不同的镀层，最终用成分分析，拉伸测试和压缩测试来验证构建的三明治结构的材料的塑性得到提高。以非晶态金属材料为基体来构建一种三明治结构来提高非晶态金属材料的塑性。得到一种三明治结构的具有高强度高塑性的复合材料。实施思路;经费使用计划材料费（原材料，试剂费用）：5000元资料费（资料查询，打印复印费用）：1000元测试费（实验测试费）：2000元交通费（外出调研或外出购买材料）：1000元预期；通过实验能得到理想的镀膜非晶棒，并且由力学性能测试得到较理想的应力应变曲线，然后经过化学检测，微观组织形貌检测和夹杂物分析得出镀膜后非晶棒的特点，最后得出结论。实验过程：1)根据成分配好原料，在真空熔炼炉中析出板状和棒状板材，并购买一定量的非晶合金带材。2)对非晶表面进行打磨，用金相砂纸等一些辅助工具处理掉吸出时出现的表面缺陷。3)配置不同的溶液将材料敏化、活化后进行化学镀，并切割成5mm非晶棒，然后打磨光滑。4）进行常温力学性能测试，绘出应力应变曲线。5）对其进行化学成分检测，微观组织形貌检测（XRD、SEM、EDS），夹杂物分析。6）对实验结果进行分析处理，得出结论。遇到的困难：1）在最初的配料阶段，每种材料都精确到0.01g,误差不能超过规定量的正负0.002g。特别是在快要接近规定值得时候，更得经常称量，需要特别精确而且倘若在打磨的过程中，不小心弄丢了小块材料，又得重新寻找并打磨。总之，配料是一项极考验耐心的操作。2）其次是熔炼，要先将材料根据熔点由高到低从上到下摆放，这样才能保证所有物质全部熔融。吸出样品绝对是个技术活儿，需要不停观察，开放阀门一定要快，要保证析出的样成分精确无误。3）然后是磨样，磨的样不能太粗糙，也不能太光滑，且在试样的轴径上直径要均匀。一般情况下，磨一根试样大约需要一个小时左右，而磨样的过程是特别漫长的，期间还不能分心，否则就会导致试样的直径分布不均匀。4)接下来是镀膜,从配制镀膜溶液到调节PH值为6.5，不能有一点儿马虎，而其中要数调节PH值最为困难。称量镀膜液的溶质时，注意事项与配料时称量材料的量一样.在操作过程中，还会用到浓H2SO4、NH3.H2O等有强烈刺激性气味的腐蚀性液体，须得多加小心。在镀膜3个小时后，便可取出试样。若经宏观上观察，镀的膜比较均匀且结合性好，便可进行后续的实验，否则便要从配料重新做起。5）接下来便是切割、磨样和抛光了，在切割时，要稍微比规定的试样长1~2毫米；磨样时，要小心别把镀的膜也磨掉；然后镶上样进行抛光即可。6）在进行了力学性能的检测，XRD和SEM检测，并对实验数据进行处理得到了应力应变曲线，XRD图和SEM图后发现镀膜的厚度只有10微米，却能明显改善非晶棒的强度和塑性等综合力学性能；而之前我们学校表面所也做过10微米的镀膜，结果却是根本没效果，这是对实验结果的一个困惑。SEM图中膜有很多小凸起并成高低不平状且不是很平滑，对此现象我们也是不解，有待科学的解释。实验现状：通过一些列实验我们得到了完整镀膜的非晶棒，并由力学测试和SEM检测所得到了应力应变曲线和SEM图（如下图），我们发现用非晶材料表面镀膜的方法可以改善非晶材料的塑形，提高应变比。接下来我们还需要对此镀膜的非晶棒进行化学成分检测，微观组织形貌检测（EDS），夹杂物等分析以便进一步检测镀的膜的化学成分以及其与基体的相互关系，从而得到进一步的实验检测结果。下一步计划：1）通过对此非晶棒进行微观组织形貌检测（EDS），夹杂物分析，探究非晶棒镀膜后其性能大为改进的微观原因。2）通过对实验结果的分析，从而进一步讨论是否还有其他镀膜方法可使非晶棒的延展性等优越力学性能得到提高。