高温热处理对电沉积镍微观组织和力学性能的影响

为了提高电沉积镍后续塑性变形能力，利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、显微硬度仪、电子万能材料试验机等手段，研究高温热处理对电沉积镍微观组织和力学性能的影响。结果表明，经热处理后，电沉积镍(111)面的衍射峰强度几乎是最强的；始极片晶粒优先长大，逐渐跨界面生长，沉积层晶粒也逐渐长大，微观组织趋于均匀化。经高温热处理后其显微硬度明显下降，从185 HV0.2降低至79.1 HV0.2,最高降低了57%;其中1100℃×8 h热处理后电沉积镍始极片与沉积层间界面消失，整体组织均匀性最佳，平均抗拉强度降低了31.13%,平均伸长率提高了128.46%,为最优的高温热处理工艺。     

沉积时间对电解镍微观组织结构的影响

采用XRD和SEM研究了电沉积时间对电解镍的择优生长方向、晶粒大小、表面形貌和截面组织的影响。结果表明,随着电沉积时间的延长,电解镍的晶体生长方向会发生变化,由最初的(111)(200)面织构变为16 h后的(220)面织构;随着沉积过程的进行,电解镍的微观表面形貌由棱锥状慢慢变为胞状,生长机制由开始时的螺旋位错生长变为累积长大机制;电解镍的横截面组织由细晶粒层和较粗大晶粒层构成,属于非均匀沉积层,大部分晶粒呈柱状生长,并且垂直于始极片,晶粒大小沿沉积厚度呈阶梯状分布。     

几种阴极铜微观组织及力学性能对比

为了获得高品质的阴极铜,对国内四家公司传统电解法生产的阴极铜进行了微观组织及力学性能对比研究。通过XRD、OM、SEM对阴极铜微观形貌、晶粒尺寸、晶面取向及断口形貌进行分析,通过万能试验机、冲击试验机、显微硬度仪对电解铜板的力学性能进行分析。结果表明：四家公司传统电解法生产的阴极铜表面均在(220)晶面表现出强择优取向,织构的均匀化对晶粒细化有一定的作用,同时晶粒尺寸与力学性能之间存在一定的联系,表现为晶粒尺寸越小,材料强度、硬度、韧性越高,但晶粒的细化影响了材料的塑性变形能力,延伸率降低。另外,四家公司阴极铜均呈现出典型韧性断裂所具有的特征,在拉伸过程中出现的异常断裂现象表明结瘤等缺陷的存在会对阴极铜的性能造成巨大的影响。     

CeCl_(3)对工业电解液中钴电沉积层的晶粒细化作用EI北大核心CSCD

稀土元素具有较强的吸附性,可以提高电沉积过程中的形核率,从而通过阻碍晶粒长大来改善沉积层的微观组织。本文为了研究不同浓度的氯化铈(CeCl_(3))对工业电解液中钴电沉积层的晶粒细化作用,采用普林斯顿电化学工作站,通过阴极极化曲线、循环伏安曲线和计时电流曲线分析不同浓度的CeCl_(3)对钴电结晶行为的影响;利用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析沉积层微观组织及粒径尺寸,并通过X射线衍射分析其择优取向和晶体结构。结果表明:工业电解液中添加不同浓度的CeCl_(3)会使得钴的沉积电位发生负移,过电位增大,形核弛豫时间tm缩短,加快了钴电沉积过程的形核速率;但是添加CeCl_(3)并不会改变钴的电结晶形核/生长机制,在峰值电流之前均为三维瞬时形核方式;随沉积时间的延长,形核曲线逐渐偏离三维瞬时形核曲线并趋于稳定,且钴沉积层晶体结构也不会发生改变,仍为密排六方结构(HCP)。当添加0.4 g/L的CeCl_(3)时,晶粒取向由(■)面择优生长转变为(■)和(■)晶面择优生长,沉积层的晶粒分布均匀,晶粒也得到了明显的细化。     

脉冲电沉积纳米晶镍在金刚石工具制造中的应用研究

采用watt镀液通过脉冲电沉积制得纳米镍沉积层.通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）分析了沉积层的表面形貌、结构和晶粒大小与脉冲参数的关系,分析表明：微观形貌为胞状结构,平均晶粒尺寸为10.3 nm;随着占空比的减小,晶粒得以细化.研究了脉冲参数对纳米镍层显微硬度、抗拉强度的影响,最大拉伸强度大900 MPa,为常规镍镀层的2.5倍;通过正交法得到最佳制造金刚石工具的脉冲参数,磨削加工试验显示,平均寿命为常规镍的1.5倍.     

保护气氛中丝电爆喷射沉积工艺

开发了在保护气氛中丝电爆喷射沉积装置,在小直径圆柱体上选用纯铝丝进行电爆喷射沉积试验。分析沉积层形成过程中的影响因素与显微硬度。结果表明:在试验沉积距离下,宽度为3 mm的约束槽中发生电爆获得约4 mm宽的沉积层。整个圆柱面搭接沉积后,沉积层的厚度趋于均匀。当电容充电压为9 kV,铝丝直径为0.3 mm时,获得的沉积层的孔洞率最小、硬度值最高。沉积层中晶粒尺寸约为4 μm。     

镍离子浓度对电沉积镍组织结构的影响

用XRD和SEM等方法对不同镍离子浓度下电沉积镍的组织结构进行了表征。结果表明:电解液中镍离子浓度在50~90 g/L内,其浓度增大,电沉积镍的织构由(200)面转变为(111)面,晶粒尺寸呈减小趋势。当镍离子浓度在90 g/L时,镍沉积层的晶粒尺寸最小,约为40 nm。不同镍离子浓度下电沉积镍的晶面间距d、晶胞常数a等结构参数相差不大,镍离子浓度为70 g/L时,其晶格畸变和压应力最大。镍离子浓度较低时,电沉积镍微观表面不均匀,局部出现结晶粗大、晶粒大小不一致的现象。镍离子浓度增加,大尺寸晶粒团簇逐渐减少,晶粒团簇的均匀性得到改善。     

大面积EBSD方法对电解镍板的研究

本文利用大面积EBSD拼接技术,对电解镍板在生长方向上的晶粒形貌及尺寸、择优取向、晶界特征分布等随着沉积的变化进行了研究,并通过SEM观察镍板的微观形貌。结果表明:镍晶粒随着沉积的进行由细小的等轴晶粒转变为粗大的柱状晶,尺寸呈微纳米级;晶体取向在沉积初始没有强的择优取向,最终转变为<001>取向;沉积初期,在大角度晶界占比80%以上,随着沉积进行,大小晶界的比例在沉积层不同位置出现差异;镍沉积层中大量相邻晶粒间以∑3、∑9、∑27孪晶界为界,其中∑3晶界频率达到65%以上。在始极片不同表面形成的镍沉积层长大方式不同,细晶粒表面按照形核长大方式生长,在自由生长的表面镍原子直接并入晶格,没有经历形核过程。     

脉冲电沉积超细晶粒Ni-Mn合金的显微硬度

利用冲液装置和高频窄脉宽脉冲电流,开展了Ni-Mn合金的电沉积试验,得到的沉积层具有接近或达到纳米级的超细晶粒.对电沉积所得到的试片进行了显微硬度测试,研究与分析了电沉积工艺条件对沉积层显微硬度的影响.结果表明,电沉积工艺条件通过影响沉积层的锰含量和晶粒大小而影响沉积层的显微硬度.     

多步电沉积纳米金属陶瓷复合层工艺及性能

为提高纳米金属陶瓷复合沉积层性能，采用多步电沉积工艺在合金钢表面制备Ni-TiN-GO(氧化石墨烯)复合沉积层，分析其组织结构、成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性，确定最适宜的多步电沉积工艺，在此基础上对沉积层进行后处理，探究后处理对沉积层耐蚀性的影响。结果表明：三步电沉积工艺获得的沉积层组织性能最好，沉积层与基体结合紧密，厚度为24.6μm，表面均匀致密，晶粒尺寸约为20 nm，晶粒表现为(111)和(200)晶面双择优取向；沉积层显微硬度(HV)为22 044.51 MPa，摩擦系数为0.8，磨损机制以微弱磨粒磨损为主；Tafel极化曲线测试表明，三步电沉积层自腐蚀电位为-0.677 V，自腐蚀电流密度为1.71×10^-5 A·cm^-2,96 h盐雾试验后，沉积层表面无明显变化；后处理后，三步电沉积层自腐蚀电位正移60 mV，自腐蚀电流密度下降1个数量级。     

过渡层TiAlN的力学性能与微观结构对AlCrSiN涂层宏观力学性能的影响

AlCrSiN多元硬质涂层具有优异的力学性能,在刀具领域有广泛应用前景。然而,如何在基底上制备出力学性能优异的AlCrSiN涂层有待进一步研究。基于电弧离子镀技术,在硬质合金基底上沉积了不同Ti/Al原子比的TiAlN过渡层,并在其上沉积了AlCrSiN涂层,研究了过渡层TiAlN的微观结构(晶面取向、晶粒尺寸、致密度等)对功能层AlCrSiN力学性能的影响。Ti-Al-N固溶相的择优取向为(200)。随着Ti含量的增加,(200)衍射峰宽化,晶粒细化,致密程度提高,硬度增加。Ti/Al原子比为2.75时,TiAlN晶粒尺寸为9.549nm,其上制备的AlCrSiN硬度值达到3139.6HV,并且涂层与基底间的结合力高达92N。细化(200)取向的TiAlN过渡层晶粒可以有效提高其上AlCrSiN涂层的硬度以及涂层与硬质合金基底的结合力。研究成果对提高功能层AlCrSiN的力学性能及涂层刀具的寿命有一定的指导意义。     

热处理对AH36船板钢微观组织和力学性能的影响

研究了正火对AH36船板钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,AH36船板钢随正火温度的升高,屈服强度和抗拉强度降低,断后伸长率和冲击韧度先升后降,力学性能的变化与位错密度和晶粒尺寸密切相关。AH36船板钢的最佳正火温度为900℃,经900℃正火后,钢板晶粒细小均匀,异常偏析带完全被珠光体替代,断口分层现象消失,塑韧性显著改善。     

淬火温度对E550海洋工程用钢组织与性能的影响

对控轧控冷态60 mm厚的E550海洋工程用钢分别进行860、890、930℃的奥氏体化淬火,650℃的回火,使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术对热处理后钢板的组织和力学性能进行研究。结果表明:调质处理钢板的屈服强度随着淬火温度的升高不断增加,而抗拉强度和伸长率基本保持不变。860℃淬火后的组织细小均匀,晶内有大量小角度晶界存在,冲击吸收能量在188～335 J之间;890℃淬火,晶粒尺寸有所增加,且晶粒间多以大角度晶界为多;930℃淬火,由于温度较高,相邻奥氏体晶粒间出现相互吞并生长现象,冲击吸收能量很不稳定,最低仅为20 J。     

道次压下率对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织、力学性能及均匀性的影响

通过实验和数值模拟的方法研究了道次压下率（PRPP）对7055铝合金板材的应变分布、微观组织、力学性能及其沿厚度方向的均匀性的影响。结果表明,总变形量相同的情况下,增大道次压下率,可以减小7055铝合金板材表层与中间层之间的等效应变差。道次压下率较小的工艺轧制板材的表层比中间层的再结晶比例高,并且中间层有尺寸较大的再结晶晶粒。然而,经道次压下率较大的工艺轧制的板材沿厚度方向有均匀的再结晶比例和再结晶晶粒尺寸。因此,道次压下率较大的轧制工艺可以提高板材组织和力学性能的均匀性。     

外场处理对低合金钢焊接接头组织和性能的影响

研究了电磁搅拌、氩弧表层处理、超声喷丸处理对低合金钢焊接接头组织和性能的影响。结果表明 :电磁搅拌促进奥氏体晶粒内针状铁素体生成和细化 ,使针状铁素体的含量由 85%提高到 92 % ,从而提高了焊缝金属的韧度。氩弧加热处理使焊缝表层发生熔化和重结晶 ,可消除焊缝表层的柱状晶 ,处理后的组织主要由针状和细晶铁素体组成。对接头焊趾部位进行氩弧快速重熔处理可消除焊趾部位的几何截面突变 ,使焊缝与母材圆滑过渡 ,有利于消除焊趾部位的应力集中 ,对抗应力腐蚀性能十分有益 ;焊趾部位热影响区中粗大的晶粒细化。表面高能喷丸处理使焊接接头表面层形成尺寸均匀的等轴状纳米晶 ,不仅提高了表层的硬度 ,而且可使焊接接头的疲劳强度提高 50 %。     

Nb元素对低合金耐磨钢组织性能的影响

对含Nb和不含Nb两种成分低合金耐磨钢板NM400热轧和热处理态的组织性能进行了研究,并对比分析了微量Nb元素对其组织性能的影响规律。研究结果表明:在低合金耐磨钢中添加质量分数为0.02%的Nb,在相同的控轧控冷和离线热处理工艺条件下,钢板强度和硬度增加,低温冲击韧性提高。在相同的工艺条件下,微量Nb元素的添加对钢板组织中原始奥氏体晶粒的细化是其低温韧性提高和硬度增加的主要原因。     

冷却速率对E36船用钢板力学性能的影响

对不同冷却速率下控轧控冷态E36船用钢板的组织性能进行了研究。结果表明：在10～60 ℃/s范围内,随着冷却速率的增加,钢板屈服强度和抗拉强度呈上升趋势;但当冷却速率在19.3 ℃/s时,出现了韧性恶化,然后随着冷却速率的增加,－60 ℃的冲击功升高,且钢板的伸长率并无明显恶化;冷却速率超过40 ℃/s时, 随冷却速率的增加,钢板强度增加不明显。在冷却速率为56.3 ℃/s时,钢板组织为粒状贝氏体+针状铁素体,晶粒细小,钢板综合力学性能最佳。     

双金属铸造颚板的研究

介绍了工作面为高碳合金钢、衬层部分为低碳钢的双金属铸造颚板。将试验材料分别在260℃、290℃、320℃进行等温淬火,然后测试淬火后试样的硬度、冲击韧度、耐磨性,观察了结合面的显微组织。结果显示:在290℃等温淬火试样的力学性能最好,动载磨损失重最小;试验材料的结合层没有冲混现象,呈良好的冶金结合状态。在实际装机试验中,双金属颚板比高锰钢颚板的使用寿命提高50%～150%。     

Fracture toughness of cemented carbides obtained by electrical resistance sintering

The unique combination of hardness, toughness and wear resistance exhibited by WC-Co cemented carbides (hardmetals) has made them a preeminent material choice for extremely demanding applications, such as metal cutting/forming tools or mining bits, in which improved and consistent performance together with high reliability are required. The high fracture toughness values exhibited by hardmetals are mainly due to ductile ligament bridging and crack deflection (intrinsic to carbides). In this work two WC-Co grades obtained by using the electric resistance sintering technique are studied. The relationships between the process parameters (cobalt volume fraction, sintering current and time, die materials, etc.), the microstructural characteristics (porosity, cobalt volume fraction, carbide grain size, binder thickness and carbide contiguity) and mechanical properties (Vickers hardness and fracture toughness) are established and discussed. Also the presence of microstructural anisotropy and residual stresses is studied. The sintering process at 7 kA, 600 ms and 100 MPa, in an alumina die, followed by a treatment of residual stress relief (800 °C, 2 h in high vacuum), allows to obtain WC-Co pellets with the best balance between an homogeneous microstructure and mechanical behaviour.