高NH4Cl质量浓度下电镀Ni-P合金的研究

通过添加适量的添加剂,采用正交试验方法,研究了高氯化铵质量浓度下在Q235钢基体上低温电镀Ni-P合金的工艺参数.实验得出最佳工艺条件为:NiSO4·6H2O 40g/L、NaH2PO2·H2O 30g/L、H3BO315g/L、NH4Cl 32g/L、添加剂T10.12g/L、添加剂T20.03g/L、添加剂T30.1g/L、施镀温度45℃、电流密度0.015A/cm2、pH=4.最佳工艺条件下所获镀层的EDS分析表明,镀层由靠近基体部位到镀层表面部位,P质量分数变化情况为6.61%→7.18%→8.73%.随着离基体距离的增大,镀层显微结构由晶态向微晶转化,最后为完全非晶态.     

SiCp/Al复合材料的化学镀镍

采用化学镀技术对高体分SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp／Al)表面进行改性以改善其焊接性能和抛光性能。本文探索了在SiCp／Al表面化学镀镍的预处理工艺及条件,系统分析并阐述了除油、粗化、活化等工序对化学镀镍的作用和影响,同时在最优的条件下成功地制备出光亮、均匀、完整且与基体结合良好的镍磷合金镀层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDAX)对镀层微观结构和成分进行表征。结果表明,预处理可以改变基体表面的结构形貌,影响镍磷合金镀层在其表面的分布,从而对镀层质量、结合强度及沉积速度起决定性作用。     

SiCp/Al复合材料抗弯性能研究

利用空气气氛下的无压渗透法制备了高体积分数的SiCp/Al复合材料,研究了颗粒粒径、基体合金成分、预处理工艺对复合材料抗弯性能的影响,并采用SEM观测了复合材料抗弯断口形貌.结果表明,SiCp/Al复合材料的抗弯强度随着SiC颗粒粒径减小而增大;基体材料的强度越高,复合材料的抗弯强度越高;复合材料整体上表现出脆性断裂的特征.     

高硅SiCp/Al复合材料的表面敏化

高硅SiCp/Al复合材料化学镀镍是其表面金属化的关键步骤,化学镀前的敏化工艺易造成该复合材料表面Al合金的过度腐蚀,形成腐蚀孔洞缺陷,金属化后的试样表面粗糙度增加,并对后续的钎焊工艺产生不利影响。本文采用SnCl2+HCl溶液对高硅SiCp/Al复合材料进行敏化处理,研究了敏化时间和敏化液浓度对试样表面质量的影响。结果表明,敏化0.5min后试样表面Al合金腐蚀程度小,沉积的Sn(OH)2颗粒数量少。敏化1.5min以上,试样表面Sn(OH)2颗粒数量多,但Al合金完全腐蚀,留下大而深的腐蚀孔洞;降低敏化液浓度也不能明显提高敏化试样的表面质量。敏化1.0min后,试样表面Al合金连续分布,无大而深的腐蚀孔洞,Sn(OH)2颗粒数量适中。经过1min敏化的高硅SiCp/Al复合材料试样表面化学镀层质量良好。     

SiCp/Al复合材料界面调控研究进展

SiCp/Al复合材料具备一系列优异的物理性能,是航空航天、电子封装、装备、核电、汽车、轨道交通等国家重大需求和国民经济装备制造所需的关键材料.但是,工业精密仪器关键零部件对SiCp/Al复合材料的性能要求相对较高,导致复合材料在诸多高端领域的应用受到了严重限制,因而提升SiCp/Al复合材料的整体性能是当前亟需解决的重要难题.对于给定的增强体与基体,界面相具有的微观结构和物化性质是影响SiCp/Al复合材料性能的决定因素.然而,界面相在形成过程中通常会出现润湿性差、结构缺陷多以及生成不良界面产物等问题,对SiCp/Al复合材料的性能产生了严重的负面影响.因此,有效实现界面的可控设计成为提升复合材料性能的关键.根据近几年关于SiCp/Al复合材料界面调控的研究工作来看,增强体颗粒表面改性在抑制增强体与基体之间的相互扩散以及减缓化学反应速率等方面发挥着重要作用,而表面改性处理的方式通常包括酸洗、高温氧化和添加涂层等.在基体中添加合金元素能够有效降低铝液的表面张力,改善SiCp/Al复合材料界面相的润湿性,同时可抑制不良界面反应的发生.目前合金化处理添加的元素通常包括Mg、Si、Cr、Ti、Fe等.在SiCp/Al复合材料的制备过程中,烧结温度、保温时间、冷却速率、成型压力、球磨时间以及烧结气氛等成型工艺参数均会影响界面的反应程度,因而对成型工艺的优化改进同样能够有效调控复合材料的界面信息,以实现对SiCp/Al复合材料性能的提升.本文结合SiCp/Al复合材料界面相具有的微观结构和物化性质,从增强体颗粒表面改性、基体合金化和成型工艺优化改进三个角度综述了SiCp/Al复合材料界面调控的研究现状,并对其未来发展的整体趋势进行了展望.     

SiCp/Al复合材料表面无钯活化化学镀镍的研究

采用特定的无钯直接活化法在SiCp／A1复合材料表面进行活化,获得了光亮、完整且结合强度良好的Ni—P合金镀层．通过扫描电子显微镜和能谱等测试手段对镀层和活化前后的基体表面形貌、元素组成进行了研究,考察了活化时间、超声波、热处理温度和时间等因素对镀层质量、结合强度及沉积速度的影响,确定了在高体积分数的SiCp／A1复合材料上化学镀镍的最佳前处理工艺．研究表明：本文得到的最佳的无钯活化工艺过程为：直接用由Ni（Ac）2（g）、NaH2PO2（g）、CH,CH2OH（mL）和H2O（mL）以1：1：15：2比例组成的无钯活化液对基体进行活化,在超声波辅助下活化9min,然后在170℃下热处理20min;无钯活化后的基雄表面覆盖了一层Ni—P活化膜,该活化层对化学镀镍具有良好的催化效果．     

基于Murty准则的SiCp/Al复合材料热加工图研究

采用热模拟压缩试验对15%(体积分数)SiCp/Al复合材料在温度为623~773K、应变速率为0.001~10s~(-1)的热变形行为进行了研究,基于Murty准则建立了该材料的热加工图,并在此基础上建立了SiCp/Al复合材料临界失稳应变分布图。结果表明,随变形温度升高,SiCp/Al复合材料中的强化机制逐渐减弱,软化机制逐渐增强。基于临界失稳应变图可以确定出适合SiCp/Al复合材料加工的两个区域,分别为变形温度700~773K、应变速率0.001~0.01s~(-1)和变形温度740~773K、应变速率0.02~0.14s~(-1)。     

SiCp/Al复合材料焊接综述

为实现SiCp/Al复合材料的高质量可靠焊接,推广SiCp/Al复合材料在各领域的应用,调研了国内外SiCp/Al复合材料不同焊接方法的研究现状。在熔化焊方面,国内外学者通过调整工艺参数、在焊缝中加入Ti元素发生诱发反应等方法,抑制了焊缝中Al4C3针状脆性相的形成,从而提高了焊接接头的力学性能。在搅拌摩擦焊方面,国内外学者针对不同材料设计了专用的焊接搅拌头,以保证它们具备高耐磨性与足够的冲击韧性,在焊接过程中不出现破损情况;关注了焊接过程中焊接头转速、焊接速度、轴向力与热输入等因素,以获得力学性能优秀、晶粒细小均匀的焊接接头。在扩散焊方面,国内外学者探究了中间夹层对焊缝界面间原子相互扩散的促进作用;采取不同工艺参数,以外加超声或电子束表面加热等方式促进了原子间的相互扩散,以获得力学性能优异的焊接接头,提高焊接效率。在钎焊方面,国内外学者通过探究钎料与SiCp/Al复合材料之间的润湿性来组合钎料与钎剂,通过化学腐蚀处理表面暴露颗粒增强相、在复合材料表面电镀金属等方法来增大钎料与增强相的润湿性、解决钎料铺展受阻的问题,以进一步提高钎焊焊接接头质量。     

SiCp/Al基复合材料的耐蚀性研究

用电化学方法和腐蚀失重法研究了2024Al和SiCp/2024Al基复合材料在3．5％NaCl水溶液中的耐蚀性,用电化学交流阻抗技术对它们的硫酸阳极氧化膜的耐蚀性进行了研究。结果表明,SiCp/2024Al复合材料在3．5％NaCl水溶液中比相应的基体金属有较大的腐蚀敏感性。SiCp/2024Al的阳极氧化膜耐NaCl溶液腐蚀能力不如2024Al合金的阳极氧化膜,是氧化膜中SiC颗粒的存在破坏了氧化膜的完整性和均匀性。     

前处理对高体积分数SiC_p/Al复合材料化学镀镍的影响

对高体积分数SiCp/Al复合材料进行前处理,再化学镀镍。研究了除油、粗化、活化对SiCp/Al复合材料化学镀镍的影响。分析了镀镍层的显微组织。结果表明,有机溶剂除油比碱液除油效果好。H2O2系粗化比HF系粗化更为适宜。在由醋酸镍、次亚磷酸钠和乙醇组成的活化剂中室温浸润,然后160℃温度下热还原30min,化学镀镍镀速较高。前处理后在SiCp/Al复合材料表面化学镀镍可沉积上致密、均匀、结合良好的镀镍层。     

无压渗透法制备SiCp/Al复合材料工艺优化研究

无压渗透法是制备SiCp/Al复合材料的重要技术.应用实验方法系统地研究了无压渗透法的工艺参数和添加元素对制备工艺的影响.结果表明,在无压渗透法制备SiCp/Al复合材料的工艺过程中,浸渗温度是浸渗过程顺利进行的重要因素,900℃的浸渗温度为最佳浸渗温度.适量加入Mg元素能提高熔融金属Al和增强体SiC颗粒之间的浸润性,获得结合强度好、孔洞和疏松较少的SiCp/Al复合材料,Mg元素的最佳含量约为1.2%(质量分数).适量添加Si元素能增强熔融铝液的流动性,降低SiC颗粒与Al液间的表面张力,改善其润湿性.     

无压熔渗制备SiCp/Al复合材料的界面改性研究进展

研究表明,SiCp/Al间界面润湿性的好坏是采用无压熔渗法制备高体积分数SiCp/Al复合材料的最关键因素,也是影响复合材料性能的主要因素.本文从界面反应和界面润湿性角度出发,综述了近几年来国内外关于SiCp/Al复合材料的界面研究情况.     

无压浸渗法制备不同体积分数及梯度SiCp/Al复合材料

选用不同粒径大小的SiC颗粒,并通过对颗粒分布的有效控制,采用无压浸渗工艺制备了不同体积分数(15%～65%)的SiCp/Al复合材料,并在此基础上试制了梯度SiCp/Al复合材料.运用OM,XRD等手段对所制备的复合材料进行了显微组织观察与成分分析,并对选定体积分数的复合材料进行了密度以及力学测试.研究结果表明,无压浸渗工艺下不同体积分数的SiCp/Al复合材料组织均匀、致密,力学性能良好;具有梯度结构的SiCp/Al复合材料层间结合良好,没有层间剥离现象.     

SiC颗粒增强铝基复合材料冲击拉伸力学性能的试验研究

对ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料在应变速率为１５０～１０００ｓ＾－１范围内的冲击拉伸力学性能进行了试验研究，得到了材料从弹塑变形直至断裂的完整的应力应变曲线，结果表明ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料是一种应变率敏感材料，随着应变速率的提高，材料的屈服应力，破坏应力以及破坏应变均为相应提高，断口分析表明，ＳｉＣｐ／Ａｌ的破坏形式的比较复杂，是一种颗粒的脆性破坏与铝合金基体的韧性破坏共存，强界面与弱界面共存的混     

An experimental study on deformation behavior below 0.2% offset yield stress in some SiCp/Al composites and their unreinforced matrix alloys

The deformation behaviors below 0.2% offset yield stress in some silicon carbide particulate reinforced aluminum composites (SiCp/Al) and their unreinforced matrix alloys were investigated experimentally in this work. The results of the study showed that incorporation of SiC particulate into aluminum matrix can enhance the plastic flow stress (PFS) in macroplastic stage but slightly lower PFS in microplastic stage. With increase in the volume fraction of SiC particulate (V_p), the 0.2% offset yield stress (σ_0.2) increases while the resistance to microplastic deformation (σ_10⁻⁵) first decreases and then increases. The composite with smaller particle size presents higher PFS both in micro- and macro-plastic stages. It was also found that heat treatment remarkably influence both micro- and macro-plastic behaviors of the composites. Quenching followed by artificial aging can significantly enhance PFS both in micro- and macro-plastic stages for the age hardened alloy based composites (SiCp/2024Al) but has no obvious effect for the non-age hardened alloy based composites (SiCp/Al). For both the SiCp/2024Al composite and unreinforced 2024Al alloy, PFS exist a ‘peak value’ with variation of aging time, implying that like the conventional yield strength, PFS in microplastic stage of the composite is also strongly controlled by the precipitates formed in matrix during aging treatment. The effects of thermal cycling on PFS are dependent to the V_p. In large V_p case (35%), with increase in cyclic number PFS slightly decreases but in small V_p case (15%) PFS slightly increases as the cyclic number increases. The PFS in microplastic stage is very sensitive to the microstructure features. The lower residual thermal stresses, small density of moveable dislocations and harder matrix would be beneficial to the increase of PFS in microplastic stage in the composites.