电流密度对超临界CO2流体镍电铸层表面性能和过程参数的影响

采用非离子表面活性剂,进行超临界CO2流体(SCF-CO2)电铸金属镍的研究,分析电流密度对CO2超临界流体镍电铸层微观组织、显微硬度、阴极电流效率、沉积速率、铸层厚度的影响。结果表明,随着阴极表面电流密度从3A/dm2逐渐增加至9A/dm2,体系电流效率快速下降,金属镍电铸层的显微硬度、沉积速率、铸层厚度不断增大。在压力为10MPa,温度为323K,电流密度为5A/dm2时,镍电铸层的显微硬度、铸层厚度、阴极电流效率、沉积速率分别为7.01GPa、30.5μm、94.51%、51.85mg/cm2·h,与传统电铸方法相比较,SCF-CO2电铸法制备的镍电铸层表面平整、微观组织致密。     

超声波对Ni-CeO2纳米复合电铸层微观结构和性能的影响

采用扫描电镜和X射线衍射分析Ni-CeO2纳米复合电铸层的表面形貌和结晶取向,研究超声波对电铸层显微硬度和耐磨损性能的影响.结果表明:由于电铸过程中引入的超声波的强力搅拌作用、超声空化效应和声流扰动效应,可以有效抑制CeO2纳米颗粒在镀液中的团聚,并促使其在电铸层中均匀分布,进一步细化了Ni结晶晶粒;超声波的引入可促进Ni晶体沿(111)和(220)晶面方向的生长,改变电铸层的结晶取向;与无超声波作用相比,超声波作用下制备的纳米复合电铸层显微硬度高、耐磨损性能优良,在CeO2添加量为40 g/L时所制备的纳米复合电铸层的显微硬度最高、磨损率最低.     

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。     

基于超临界流体电铸耦合场分析及试验研究

利用COMSOL Multiphysics对超临界流体电铸耦合场进行数值模拟,研究分析电流密度分布和电铸层生长规律,并且试验测试与验证;同时对超临界流体镍纳米金刚石复合镀层的表面形貌和显微硬度进行研究和探讨。结果表明,阴极边缘处电流密度远高于阴极中间部分,电铸层生长情况与电流密度分布较为吻合,电铸层中部厚度预测值的误差较小;电铸层显微硬度HV最大可达9540 MPa,比普通情况下复合铸层提高80%;制备的复合电铸层表面平整,组织致密。     

镍-碳化硅纳米复合电铸层的制备

在应用电铸技术制备Ni—SiC纳米复合材料的工艺中，分析了当镀液pH值、温度以及搅拌速度一定时，镀液中纳米SiC颗粒悬浮量和阴极电流密度对Ni—SiC复合电铸层中纳米SiC复合量和电铸速率的影响。用SEM对纳米复合电铸层的表面形貌和组织成分进行了分析，同时探讨了纳米复合电铸层中SiC颗粒复合量对其显微硬度的影响。结果表明，Ni—SiC纳米复合电铸层表面光滑平整，显微组织均匀、致密，显微硬度较纯镍镀层有明显提高。     

电流密度对超临界石墨烯电铸层微观结构与性能的影响

为获得电流密度对于超临界石墨烯复合铸层微观结构和力学性能的影响规律,在超临界二氧化碳流体(SCFCO_2)环境下进行了镍基石墨烯复合电铸试验,采用扫描电镜、数显式显微硬度计、微摩擦磨损试验机、光学轮廓仪等对镍基石墨烯复合电铸层进行表征。结果表明:当电流密度从3 A/dm~2逐渐增大至9 A/dm~2时,石墨烯复合电铸层的显微硬度、耐磨性呈持续增大趋势;当进一步增大电流密度时,复合电铸层显微硬度和耐磨性开始降低。在压力为10 MPa,温度为52℃,电铸时间为50 min,电流密度为9 A/dm~2时,石墨烯复合电铸层的显微硬度达到最大860 HV0.2,磨痕截面积最小1 145μm~2,石墨烯含量达最大0.713%。与普通电铸条件相比,SCF-CO_2电铸条件制备的石墨烯复合电铸层显微硬度和耐磨性分别提高了1.25倍和1.31倍。     

基于电铸技术的Ni-ZrO2纳米复合材料制备工艺

在镀液的pH值、温度和搅拌速度一定的条件下，分析了镀液中纳米ZrO2颗粒悬浮量和阴极电流密度等工艺参数对Ni-ZrO2复合电铸层中纳米ZrO2复合量的影响。运用正交试验法优化了对复合沉积层中纳米ZrO2复合量j舒较大影响的各工艺参数，同时用SEM对纳米复合电铸层进行了表面形貌和成分的能谱分析。结果表明，由优选工艺参数所制备的Ni-ZrO2纳米复合电铸层。表面平整光滑，组织均匀、致密，并且其显微硬度较纯镍镀层有明显提高。     

热处理对Ni-ZrO2纳米复合电铸层显微硬度的影响

利用SEM分析纯镍电铸层,以及用直流和脉冲工艺所制备纳米复合电铸层的表面形貌,测定常温下和经过不同温度热处理后纳米复合电铸层的显微硬度,探讨纳米复合电铸层的强化机理.结果表明,纳米复合电铸层的表面形貌不同干纯镍铸层,并且其显微硬度明显提高.纳米复合电铸层的强化机理主要是细晶强化机制、弥散强化机制和高密度位错强化机制.由于再强化效应的作用,经过热处理后的纳米复合电铸层,尤其是由脉冲电沉积所得纳米复合电铸层.其显微硬度的提高程度尤为明显.     

铜基表面铸渗法Ni/Al2O3复合渗层的组织和性能

为了提高铜合金表面的耐磨性和抗高温氧化性,用负压铸渗工艺,在铜基表面制备了不同Al2O3含量的Ni/Al2O3复合渗层,渗层厚度0.5~2 mm。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射和电子探针(EPMA)等方法,测定了渗层的显微结构、化学成分分布、硬度、结合强度等。结果表明:渗层包括复合渗层和过渡层,Al2O3颗粒分布均匀,渗层组织致密,界面结合良好,在Al2O3颗粒之间以及渗层与基体之间无裂纹产生;渗层主要由Ni基固溶体、Al2O3颗粒、Ni31Si12、Ni3B相组成,能显著地提高铜合金表面的硬度、强度和耐磨性。     

改性纳米Al2O3/环氧树脂复合防腐蚀涂料的制备及性能

在环氧树脂中添加不同量的改性纳米Al2 O3颗粒,制备了改性纳米Al2 O3/环氧树脂复合防腐蚀涂料.通过扫描电镜、显微维氏硬度计、傅里叶变换红光谱仪及摩擦磨损试验机,分别从表面形貌、硬度及耐磨性,研究了改性纳米Al2 O3对涂层性能的影响.结果 表明:在环氧树脂中添加5％(质量分数)的改性纳米Al2 O3颗粒,可以使...     

Al元素对Zr-Si-N复合膜的微结构与力学性能的影响

采用反应磁控溅射方法制备了一系列不同铝含量的Zr-Al-Si-N复合膜,用能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度计对复合膜进行表征,研究了铝元素对Zr-Si-N复合膜的微结构和力学性能的影响.结果表明,当铝的原子分数N_(Al) ≤10.84%时,Zr-Al-Si-N复合膜中fcc-(ZrAlSi)N为主要相;当N_(Al) ≥14.67%时,Zr-Al-Si-N复合膜是fcc-(ZrAlSi)N和h-AlN的混合相;铝原子分数为4.80%时,Zr-Al-Si-N复合膜的显微硬度达到最大值43.92 GPa;随着铝原子含量的进一步增加,Zr-Al-Si-N复合膜的显微硬度迅速下降.对复合膜的致硬机理进行了讨论.     

Ni-P/Al2O3化学复合镀工艺研究

采用正交设计法对Ni-P/Al2O3化学复合镀工艺进行了优化。研究了镀液成分，工艺参数对复合镀层厚度，显微硬度，耐蚀性，耐磨性的影响，结果表明，Ni-P/Al2O3化学复合镀层的显微硬度，耐磨性优于Ni-P化学镀层的，弥散分布的Al2O3颗粒能显著减缓复合镀层在较高温度下的软化趋势。     

超硬高韧微米颗粒聚晶金刚石块材的超高压制备

以微米级金刚石微粉为初始材料,利用自主研发的二级6-8型超高压大腔体装置,不添加黏结剂,在15 GPa左右条件下制备了超硬、高韧的厘米级块体聚晶金刚石,聚晶块体由高压硬化所致的、具有纳米亚结构的微米级金刚石颗粒组成。该材料的维氏硬度与单晶金刚石的最高维氏硬度（~120 GPa）相当,断裂韧性（18.7 MPa·m1/2）可媲美高性能硬质合金。      

电刷镀多层复合镀层的应用研究

用电刷镀研制具有层状结构的Ni-Cr2O3复合电刷镀层，采用碱铜层作为中间过渡层；研究了多层复合镀层的组织，显微硬度以及耐磨性等性能，对电刷镀多层复合镀层工艺进行了实际应用研究，结果表明，多层Ni-Cr2O3复合电刷镀层与Ni镀层相比具有较高的显微硬度，细小的结晶晶粒和较耐磨性，层状的复合镀层结构会导致磨损机理的变化，该工艺可用于大型机械设备现场不解体修复。     

Effect of addition of Cu into ZrOx film on its properties

The article reports on the effect of addition of Cu into the ZrO₂ film on its structure, physical and mechanical properties. The ZrO₂ and Zr–Cu–O films were reactively sputtered using a dc unbalanced magnetron from Zr (99.9) and ZrCu (90/10 at.%) targets in Ar + O₂ mixture at the substrate temperature T_s = 300, 400 and 550 °C and total sputtering gas pressure p_T = 1 Pa on steel, Si(100) and glass substrates. The structure of films was characterized by an X-ray diffraction (XRD) and mechanical properties, i.e. microhardness H, effective Young's modulus E* = E / (1 − ν²) and elastic recovery W_e, were measured using a microhardness tester; E and ν are the Young's modulus and the Poisson ratio, respectively. The film brittleness was characterized by the formation of cracks during the diamond indenter impression into it. 5 μm thick ZrO₂ films prepared in the oxide mode of sputtering are crystalline (m-ZrO₂) and exhibit relatively (i) high hardness H≈16 GPa and (ii) low ratio H³ / E*²≈0.11 GPa. The Zr–Cu–O films with low (≤ 2 at.%) Cu content exhibit (i) crystalline structure, (ii) higher H, (iii) lower (− 1.5 GPa) macrostress σ and (iv) higher ratio H³ / E*²≈0.14 GPa. On the contrary, the Zr–Cu–O films with high (24 to 44 at.%) Cu content exhibit (i) X-ray amorphous structure, (ii) lower H≈11 GPa and lower ratio H³ / E*²≈0.075 GPa. A special attention was devoted to the investigation of cracking of Zr–Cu–O films under high (0.5 and 1 N) loads of the diamond indenter. The relations between the film cracking and properties of the film and the substrate were used to assess the toughness of the Zr–Cu–O film. It was found that the film toughness increase with increasing H³ / E*² ratio. It was shown that the addition of Cu to ZrO₂ film can improve its toughness.     

超声条件下脉冲电镀 Ni-纳米 Al2 O3 复合镀层及其显微硬度研究

目的优选脉冲参数,以获得具有较高显微硬度的复合镀层。方法超声条件下,采用脉冲电镀方法制备Ni-纳米Al2O3复合镀层。以显微硬度作为性能指标,对比考察平均电流密度、占空比、频率和施镀时间的影响。结果 Ni-纳米Al2O3复合镀层的显微硬度随着平均电流密度升高,占空比增大,频率升高,均呈现出先增后减的趋势,而随着施镀时间延长,呈现出近似递减的趋势。结论在平均电流密度8 A/dm2、占空比0.6、频率1.5 k Hz、施镀时间3 min的条件下,制备的Ni-纳米Al2O3复合镀层显微硬度最高,约为427.1HV。较高复合量的纳米微粒有效起到了弥散强化和细晶强化作用,改善了复合镀层结构致密程度,进而提高了显微硬度。     

放电等离子烧结原位制备TiC/Ti_2AlC复合材料及室温力学性能评价

以Al_4C_3、Ti和石墨粉为原料(Ti、Al、C的摩尔比为6:1:3),利用放电等离子烧结(SPS)技术通过原位反应制备出TiC/Ti_2AlC的复合材料.结果表明,基体相TiC的晶粒尺寸在2～5 μm左右,反应生成的Ti_2AlC颗粒尺度纵向长度为4～10 mm,横向宽度为1～2 mm,且弥散均匀分布在基体中.三元层状相Ti_2AlC的引入大大提高了复合材料的力学性能,复合材料的维氏硬度HV为11 GPa,断裂韧性K_(IC)为5.3 MPa·m~(1/2),抗弯强度sf为(470±50) MPa,弹性模量E为(228±30) GPa.通过压痕法观察了裂纹扩展路径,讨论了材料的断裂机制和增韧机制.材料以沿晶断裂为主,伴随少量穿晶断裂.     

金刚石上不同晶体结构Y2O3膜性质与增透性能研究

目的研究不同晶体结构Y_2O_3薄膜的性质及其对金刚石增透性能的影响规律。方法采用反应磁控溅射的方法,通过控制氧氩比,在金刚石膜上制备立方与单斜两种不同晶体结构的Y_2O_3薄膜,随后系统研究两种Y_2O_3薄膜的性质与增透性能。结果在低氧氩比下获得了立方结构Y_2O_3薄膜,在高氧氩比下获得了单斜结构Y_2O_3薄膜,二者表面粗糙度分别为2.57、1.07nm。两种晶体结构均呈现出符合Y_2O_3原子配比的价态。立方和单斜结构的Y_2O_3薄膜硬度分别为17.4、12.6 GPa;弹性模量分别为248.1、214.6 GPa。双面镀制立方结构Y_2O_3薄膜后,金刚石膜在10.0μm透过率最大,达89.1%,增透24.5%;单斜结构Y_2O_3薄膜在7.4μm透过率最大,达90.4%,增透25.4%。结论通过控制氧氩比可以获得热力学稳定的立方Y_2O_3薄膜和亚稳态的单斜Y_2O_3薄膜。立方和单斜结构的Y_2O_3薄膜中O与Y原子价态均符合其化学计量比。立方结构Y_2O_3薄膜呈现出更高的硬度与弹性模量。两种结构对金刚石窗口均呈现出良好的增透效果。单斜结构Y_2O_3薄膜增透效果更佳与其较低的折射率有关,且相比于立方结构Y_2O_3薄膜,增透最佳值向低波长方向移动。     

Pulsed electric current sintered Fe3Al bonded WC composites

WC based composites with 5, 10 and 20 vol.% Fe₃Al binder were consolidated via pulsed electric current sintering (PECS) in the solid state for 4 min at 1200 °C under a pressure of 90 MPa. Microstructural analysis revealed a homogeneous Fe₃Al binder distribution, ultrafine WC grains and dispersed Al₂O₃ particle clusters. The WC-5 vol.% Fe₃Al composite combines an excellent Vickers hardness of 25.6 GPa with very high Young’s modulus of 693 GPa, a fracture toughness of 7.6 MPa m^1/2 and flexural strength of 1000 MPa. With increasing Fe₃Al binder content, the hardness and stiffness decreased linearly to 19.9 and 539 GPa, respectively with increasing binder content up to 20 vol.%, while the fracture toughness and flexural strength were hardly influenced by the binder content. Compared to WC–Co cemented carbides processed under exactly the same conditions, the WC–Fe₃Al composites exhibit a substantially higher hardness and Young’s modulus.