模芯钴含量对仿荷叶PDMS制件表面疏水性的影响

目的在采用电铸镍钴合金提高模芯硬度的基础上,研究模芯钴含量对仿荷叶PDMS制件表面质量与疏水性的影响,探明镍钴合金模芯用于模板法制备仿荷叶超疏水表面的可行性。方法采用电铸-聚二甲基硅氧烷(PDMS)二次复制模板法先后制备荷叶母模、镍钴合金电铸模芯与仿荷叶疏水表面PDMS制件。采用数字式显微硬度仪、超景深三维显微镜、Image-Pro Plus图像处理软件、激光共聚焦显微镜等分析模芯钴含量对模芯硬度与PDMS制件表面微结构、粗糙度及疏水性的影响。最后采用接触角测量仪进一步测量与分析PDMS制件表面的疏水性能。结果当镍钴合金模芯钴含量(质量分数计)达到22.4%以上时,模芯硬度较纯镍模芯由244.1HV提升至450HV以上。当模芯钴含量从0增加到51.5%时,仿荷叶PDMS制件表面微结构深宽比先从2.12减小至1.72,再增加至2.38;微结构面积占比从19.15%减小至15.03%;表面粗糙度Ra值从59.01μm增加至74.93μm;静态接触角从166.22°线性减小至149°左右,疏水性降低。结论相比微结构深宽比与面积占比,表面粗糙度对PDMS制件疏水性的影响占主导作用。镍钴合金模芯硬度显著提高的同时,随钴含量的增大,仿荷叶PDMS制件的静态接触角从166.22°减小至149°左右,但仍具有良好的疏水性。     

钴含量对电沉积纳米晶镍钴合金组织与力学性能的影响

采用脉冲电沉积技术制备钴含量在2.4%～59.3%范围内的镍钴合金.利用XRD与TEM技术对纳米晶镍钴合金的组织结构进行表征.结果表明:所有成分的纳米晶镍钴合金均为面心立方结构的单相固溶体,平均晶粒尺寸为11～24 nm,且平均晶粒尺寸随钴含量的增加而减小,镍钴合金镀态下TEM组织中观察到的晶粒尺寸与XRD测量结果一致;纳米晶镍钴合金抗拉强度为1 300～1 650 MPa,断裂伸长率为10.5%～14.5%,镍钴合金的抗拉强度与断裂伸长率均随钴含量的增加而提高;随着钴含量的不断增加,镍钴合金在单向拉伸过程中的应力诱发晶粒长大被逐渐抑制,提高加工硬化率,塑性失稳被延迟,从而提高塑性.     

纤维状镍钴合金前驱体制备热力学分析与镍钴配比的控制

根据同时平衡原理和质量守恒原理,推导Ni(Ⅱ)-Co(Ⅱ)-C2O42--NH3-NH4+-H2O反应体系中金属离子和草酸盐在常温水溶液中的热力学平衡方程,计算并绘制该体系的1g[Me2+]T-pH图.结果表明,在水溶液中,当pH值小于5.0时,溶液中镍离子和钴离子以设定配比转移到前驱体粉末中,前驱体的形貌为粒状聚集体;当pH值大于5.0时,由于Ni(NH3)n2+和Co(NH3)n2+(n=1-6)离子的形成,前驱体粉末中镍钴配比不能维持料液中设定的配比值,前驱体在pH为5.0-8.0范围内呈现棒状形貌,而在pH>8.0时为纤维状形貌.改变沉淀介质可以在pH为2.0-8.6范围内获得配比准确、成分均匀的纤维状镍钴合金前驱体.     

工艺参数对电铸Ni-Mn合金中Mn含量的影响

利用冲液装置进行了Ni-Mn合金的脉冲电铸试验,研究了电铸工艺参数对电铸层锰含量的影响。结果表明,电铸层中的锰含量随电流密度的增大而增加,随脉间的增大而减小。脉宽为10μs时所得电铸层的锰含量高于脉宽为1000μs时所得的电铸层。电解液中锰盐的浓度高、电解液温度低,则电铸层的锰含量高。在复杂形状零件进行Ni—Mn合金电铸时,选择较低的电解液锰盐浓度、较高的电解液温度和合适的脉冲电流脉宽等工艺条件,有利于改善电铸层锰含量分布的均匀性。     

Ni-ZrO2纳米复合电铸层组织结构及磨损形貌

通过复合电铸工艺制备Ni-ZrO2纳米复合电铸层,用SEM和TEM对其表面形貌、组织结构进行了分析。研究了镀液中纳米颗粒悬浮量对纳米复合电铸层在干摩擦状态下耐磨性的影响,并观察了纳米复合电铸层磨损后的表面形貌,探讨了磨损机理。结果表明:纳米ZrO2颗粒细化了基质金属的晶粒,使复合电铸层表面光滑平整;复合电铸层由微Ni单晶和多晶以及ZrO2颗粒所组成;纳米颗粒的强化作用使复合电铸层表现出优良的耐磨性,耐磨性的高低取决于纳米颗粒的复合量。     

不同结构纳米晶镍钴合金的力学性能

采用直流电沉积方法制备晶粒尺寸为15 nm的Ni-49.2%Co(质量分数)和16 nm的Ni-66.7%Co(质量分数)合金。采用XRD、TEM和MTS?810万能材料试验机对其微观结构和力学性能进行分析。结果表明：两种合金分别是单相FCC结构和FCC与HCP共存的双相结构。固溶强化和晶粒细化的作用使两种Ni-Co合金都具有很高的抗拉强度;且Co元素的引入降低材料的层错能,提高其应变硬化能力,使Ni-Co合金的塑性也明显提高;Ni-49.2%Co合金的抗拉强度(σb )和断裂伸长率(δ)分别为1650 MPa和9%,Ni-66.7%Co合金的σb和δ分别为2200 MPa和12%。Ni-66.7%Co合金中FCC和HCP结构相互协调,在变形过程中释放内应力,使材料应变硬化能力得以保持,所以获得更高的强度和塑性。     

镍-氧化锆纳米复合电铸层微观形貌影响因素的分析

用SEM分析了诸如电铸时间、电流密度、镀液中纳米ZrO2颗粒悬浮量、电流形式和阴极表面粗糙度等因素对Ni-ZrO2纳米复合电铸层微观形貌的影响.结果表明,电铸时间、阴极电流密度以及镀液中纳米ZrO2悬浮量对纳米复合电铸层微观形貌有一定程度的影响,采用脉冲电沉积工艺有助于获得表面光滑平整、显微组织均匀致密的纳米复合电铸层.     

工艺参数对镍钴合金胎体摩擦磨损性能的影响

目的研究镀液中氨基磺酸钴浓度、电流密度及糖精钠含量对低钴镍钴合金镀层摩擦磨损性能的影响,提高耐磨性能,利于后续电镀用于航空材料孔系加工的金刚石刀具。方法在氨基磺酸盐镀液体系中,采用电沉积法制备低钴Ni-Co合金镀层。应用销盘式摩擦磨损试验机对镀层进行摩擦因数研究。采用三维形貌仪与LEICA DVM500显微镜观察镀层磨损宽度、深度与磨损形貌。分析不同电流密度、氨基磺酸钴浓度与糖精钠浓度对镀层摩擦因数、耐磨性能与磨损形貌的影响。结果当钴盐质量浓度从6g/L升至18g/L时,摩擦因素从2.273下降至1.915,提高了镀层表面平整性,降低了摩擦因数。随钴盐浓度提高,磨损形式从粘着磨损为主转为以磨粒磨损为主,镀层的抗塑性流变能力与耐磨性能得到提高。随电流密度升高,镀层平均摩擦因数从1.132增加至2.346,上升了107%,表面平整性下降,磨损横截面面积呈上升趋势,镀层的耐磨性能减弱,磨损机制转为粘着磨损和磨粒磨损双重磨损形式。糖精钠的加入使得摩擦因数从0.926上升至2.429,增加了1.6倍,但其磨损量下降明显,且磨损机制以磨粒磨损为主。结论提高钴盐浓度可细化晶粒,减小摩擦因数,提高镀层耐磨性,促进磨粒磨损发生。增大电流密度使得镀层晶粒粗大,致使摩擦因数升高,减小抗塑性变形能力,耐磨性能降低,促进粘着磨损发生。糖精钠有细晶作用,可缓解镀层磨损疲劳程度,提高其抗塑性流变能力,但对摩擦因数却起反向效果。综合,可选择电流密度2 A/dm2、钴盐质量浓度18 g/L及糖精钠质量浓度0.5 g/L作为工艺参数制备金刚石刀具胎体材料,由此获得的刀具具有较好的摩擦磨损性能,可提高使用寿命。     

表面活性剂对超临界CO2流体金属镍电铸层的影响

简单介绍超临界CO2流体电铸的实验装置与工艺流程,进行电铸金属镍的实验研究,采用扫描电子显微镜(SEM)和数字显微硬度计分析表面活性剂对镍电铸层表面形貌和显微硬度的影响。结果表明,表面活性剂的最佳添加量为0.125%(质量分数,下同),可有效提高镍电铸层的表面均一性和力学性能,此时金属镍电铸层的HV显微硬度为7GPa。     

铜钴镍离子对镁合金微弧氧化膜的影响

目的提高镁合金微弧氧化膜的耐蚀性。方法在Na_2SiO_3-NaOH-Na_2B_4O_7组成的电解液体系中,分别加入铜离子、钴离子和镍离子对AZ91D镁合金进行微弧氧化,研究离子种类和组成对膜层性能的影响。采用点滴实验测试膜层的耐蚀性,采用电化学工作站测试膜层的电化学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对微弧氧化膜层的表面形貌和元素组成进行分析。结果电解溶液中加入钴离子、铜离子、镍离子后,镁合金微弧氧化膜的耐腐蚀性能均有提高。其中铜离子的影响最大,加入1.5 g/L的铜离子后,镁合金微弧氧化膜的点滴时间提高了77.3 s,膜层耐腐蚀性能显著提高。电化学测试结果得出,不加金属离子的氧化膜的腐蚀电流密度为1.092×10~(-5) A/cm~2,腐蚀电位为-1.487 V;加入钴、铜、镍离子浓度分别为2、1.5、3 mol/L时,腐蚀电流密度分别为3.912×10~(-6)、6.027×10~(-6)、2.167×10~(-6) A/cm~2,腐蚀电位分别为-1.412、-0.832、-1.047 V;加入金属离子制得的微弧氧化膜的腐蚀电流密度均降低了1个数量级,腐蚀电位不同程度地正移,其中加入铜离子后腐蚀电位提高了0.655 V。加入金属离子后,陶瓷膜表面空隙和孔洞数量不同程度地变浅和减少,增加了膜层的致密性和均匀性。结论电解液中添加一定量的铜、钴、镍离子均能够提高AZ91D镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性,其中铜离子的效果最明显。     

电沉积工艺对锌镍合金镀层镍含量的影响

实验分析了锌镍合金电沉积过程中温度、导电盐、添加剂量和pH值等工艺参数对镀层镍含量的影响。着重考察了pH值与添加剂之间的相互作用及其匹配关系对镀层镍含量的影响。发现pH值在有无添加剂时对镀层镍含量的影响规律不同,并试用极化曲线分析其原因。     

Sn含量对镁合金电镀Sn-Ni合金镀层性能的影响

采用阴极电沉积法在AZ3lB镁合金表面上制备了不同Sn含量的Sn-Ni合金镀层.利用x射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、动电位极化曲线(Tafel)、电化学阻抗谱(EIS)和硬度仪研究了不同Sn含量时镀层的结构、表面形貌、耐蚀性及硬度.结果表明,镀层中Sn含量对镀层各种性能的影...     

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研究了热处理对高铬镍合金钢碳化物形态和力学性能的影响。并进行了一种特殊处理,处理后的铸态组织比原铸态组织晶粒细化7倍。     

高Cr镍基合金脱氮反应热力学与动力学研究

Cr作为抗热腐蚀性元素铬在高温合金中广泛添加,因其可增大氮元素溶解度,故高铬合金的冶金脱氮难度较大。合金氮含量升高可引发氮化物析出进而影响材料组织质量与力学性能,因此,非常必要澄清高Cr合金的脱氮行为与规律。本文以高Cr镍基合金为实验对象,对其在真空感应熔炼脱氮过程的热力学与动力学进行研究。结果表明,氮在高Cr镍基合金中的热力学平衡溶解度较高且主要受真空压力控制,为实现[N]≤10 ppm的纯净度指标,合金冶炼真空压力不可高于0.1Pa。脱氮反应初期氮含量迅速下降,但反应中后期需较长时间才可接近氮平衡溶解度,提高精炼温度有助于缩短脱氮平衡反应时间。动力学分析表明高Cr镍基合金脱氮符合二级反应规律,受界面化学反应过程控制,1500℃、1550℃和1600℃条件下的脱氮表观速率常数分别为0.0184m?s-1、0.0233 m?s-1和0.0397 m?s-1,表观活化能为211.4 kJ?mol-1。     

合金初始组织对纳米多孔铜孔形成和孔结构的影响

通过对铸态、热轧态、固溶态等不同初始组织状态的Cu4Mn6合金进行自腐蚀去合金化制备纳米多孔铜块体材料,研究了合金初始组织对去合金化过程、孔形成和孔微观结构的影响。采用XRD、SEM、EDS等分析了样品腐蚀前后的相组成、微观形貌和元素含量。结果表明,合金初始组织对去合金化过程和孔结构具有重要的影响,固溶态合金是制备成分纯净、结构均匀的纳米多孔金属的最佳前驱体。铸态和热轧态合金由于Cu元素分布不均,构成贫铜区和富铜区,不利于去合金化过程的进行,腐蚀后形成由纳米孔伴有微米孔的双级孔径结构,而固溶态合金由于其初始组织成分均匀,利于Mn元素的选择性溶解和Cu元素的重组,完成去合金化所需时间最短,Mn残留量最低,去合金化后可形成孔径均匀的三维连通纳米多孔结构。     

铬含量对FeCoCr_xNiB高熵合金涂层氧化行为的影响

在45钢基体上用激光熔覆方法制备FeCoCr_xNiB(x=0.5~3)高熵合金涂层。不同Cr含量(原子数分数)的FeCoCr_xNiB高熵合金涂层在900℃下进行高温氧化实验,测定其氧化动力曲线,并采用XRD、SEM和EDS等方法分析氧化层结构和形貌。结果表明,不同Cr含量的FeCoCr_xNiB涂层氧化动力学曲线基本都符合抛物线规律。随着Cr含量的增加,FeCoCr_xNiB涂层的氧化膜由富Fe的氧化物逐渐向富Cr氧化物转变,并最终生成稳定、连续的Cr2O3氧化膜。富Fe的氧化物表面形貌为针状且较为疏松,而富Cr的氧化物则为较为致密颗粒状。涂层的抗氧化性能随Cr含量的增加而增强。当Cr含量超过x=2后,FeCoCr_xNiB涂层获得了较好的抗氧化性能。     

基底表面质量对ZK60镁合金镀镍层性能的影响

镁合金表面镀镍被广泛运用于镁合金工件防腐,而镀层的起泡和脱落严重影响工件的使用寿命。本实验以ZK60镁合金为研究对象,分析了不同工件基底表面质量对镀镍层性能的影响机制。研究表明:基底表面存在的划痕和点蚀坑会显著降低镀镍层质量,引起镀层的起泡和脱落。基底表面的划痕会被保留到镀镍层中,引发镀层变薄,应力集中等问题,增加镀层开裂的几率。点蚀坑中的杂质与镁基底有不同的电化学特性,会导致镀层减薄和结合不牢。因此,提高镁合金工件基底表面光洁度、清除基底表面点蚀坑是提高镁合金镀镍层性能的必要措施。