垂直稳恒磁场下Fe-纳米Si颗粒复合电沉积

在垂直稳恒磁场中采用纳米复合电沉积法制备Fe--Si复合镀层.研究了磁场强度和电流密度对阴极电流效率和镀层Si颗粒含量的影响规律,并采用扫描电子显微镜和能谱对所得镀层进行分析.施加垂直磁场后,随着磁场强度增大,阴极电流效率呈现先上升后下降的趋势;镀层Si颗粒质量分数在0.2T达到最大值20.17%,比无磁场下提高了10.4%;镀层表面形貌也发生显著变化,多处形成"山脊","山脊"延伸方向与磁流体力学效应方向一致,分布数量和延伸长度与磁场强度成正比.由于磁流体力学效应,施加磁场还改变了镀层表面气孔形貌,促进氢气的析出.     

Fe-Ni-P合金镀层内应力研究

在分析电沉积过程中镀层内应力状态变化的基础上,采用螺旋收缩法,对Fe-Ni-P合金镀层的内应力进行了测试,结果表明在电沉积过程中,平均内应力随着镀层厚度的增加而下降;当产生的拉应力较大时,内应力有在镀层中和基体中相互传递的趋势并在镀层中伴有微裂纹产生,这使得镀层中的部分内应力得以释放.图5,参7.     

平行磁场作用下的低雷诺数平板流研究

用直接数值模拟方法,对平行磁场作用下的不可压缩导电流体在两无限大平行平板内的流动特性进行了研究.磁场的取向可以是侧向的(与主流方向垂直),也可以是流向的(与主流方向平行),主要讨论了后一种情况.流向磁场的主要作用是增强流向上的脉动速度,而抑制侧向和法向的脉动速度及动量传输.当施加的流向磁场强度足够大时,流场从湍流转变为层流,而通过施加背景噪声或脉冲噪声的方法不能使流场重新转变为湍流.     

三价铬超声-脉冲电沉积Fe-Ni-Cr/SiC纳米复合镀层

利用超声-脉冲复合电沉积法,在三价铬镀液体系中,添加羧酸盐-尿素配合剂和SiC纳米颗粒,制备了Fe-Ni-Cr/SiC纳米复合镀层.研究了超声-脉冲工艺参数与SiC纳米粒子复合量、Cr含量及镀层厚度的关系;利用稳态极化曲线和循环伏安法分析了超声波对阴极电化学行为的影响.结果表明,超声-脉冲作用均有利于基质金属Fe、Ni和Cr的电沉积,提高了镀层中SiC和Cr的含量以及镀层的厚度.利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对Fe-Ni-Cr/SiC纳米复合镀层的表面形貌、微观结构和组成等进行表征,发现采用该技术可制备厚度为23.56μm,SiC和Cr质量分数分别为4.1%和25.1%的Fe-Ni-Cr/SiC纳米复合镀层.磨损量和腐蚀曲线测试结果表明,SiC含量高的复合镀层,其耐磨性和耐蚀性更好.     

环保型低浓度硫酸盐三价铬电沉积厚铬的研究

通过大量试验研制了一种甲酸盐-羧酸盐作配位剂的低浓度(Cr3+含量仅为15.5g/L)硫酸盐三价铬电沉积厚铬工艺.优化后的工艺光亮电流密度范围在3.5～25A/dm2以上、铬的最高沉积速率达0.26μm/min、覆盖能力60.5%.该镀液稳定性好,且在较长时间内能保持较高的沉积速率,沉积2h镀层厚度达23.6μm.镀层表面瘤状凸起密布、无裂纹、呈非晶态、与基体结合力好、孔隙率为零、耐蚀性良好.     

搅拌方式对Ni-TiN复合镀层影响的研究

采用机械搅拌和超声波搅拌的电镀方法,在45钢基体上制备Ni-TiN复合镀层。利用原子吸收分光光度计(AAS)、扫描电镜(SEM)及摩擦磨损试验机对复合镀层的TiN粒子复合量、显微组织及其耐磨性能进行研究。结果表明,超声波搅拌-电沉积制备的Ni-TiN复合镀层,其TiN微粒的复合量最大值为10.7wt%,而机械搅拌-电沉积制得的Ni-TiN复合镀层,其TiN微粒的复合量最大值为8.8wt%。采用机械搅拌时,Ni-TiN复合镀层表面有大量粒径较大的颗粒出现,其平均粒径在3μm;而采用超声波搅拌时,Ni-TiN复合镀层表面颗粒相对较小,约为1μm。摩擦磨损试验表明,超声波搅拌-电沉积Ni-TiN复合镀层的磨损程度较小,而机械搅拌-电沉积Ni-TiN复合镀层的磨损程度则较为严重。     

流场分布对纳米结构模板电沉积成型质量的影响

提出采用新型阴极多自由度运动电沉积技术制作纳米结构模塑成型镍模板,研究不同流场分布状态下电沉积成型模板的厚度分布、表面质量和纳米结构成型精度。研究结果表明:阴极定轴转动可使其表面流体流动增强,但对电解液的整体搅拌作用较弱,需辅助高压空气搅拌等措施以增强传质效果;阴极水平往复运动对电解液整体搅拌作用较强,但阴极表面电铸液流动性较差,上部区域存在流动死角;当阴极定轴旋转转速为150 r/min,水平往复移动速度为250 mm/s时,镀层厚度偏差可分别降低至17.26%和20.93%;运动阴极电沉积制得的镍模板表面气孔缺陷明显减少,纳米结构的复制精度显著提高,可应用于纳米结构模塑成型工艺。     

电渣液态浇注空心钢锭的数值模拟

建立了电渣液态浇注空心钢锭体系三维准稳态数学模型,利用商业软件ANSYS与CFX进行顺序耦合求解,得到了电渣液态浇注空心钢锭过程的电场、磁场、温度场与流场.计算结果表明,由于采用了导电结晶器技术,渣池电位、焦耳热分布、磁场分布、流场分布与温度场分布等均有别于传统电渣重熔过程.渣池高温区位于外结晶器壁附近,远离渣金界面,最高温度为2 113 K.渣池流场存在两个漩涡,浮力为主要的驱动力,熔渣最大速度为0.068m.s-1.金属熔池呈浅平状,有利于提高空心钢锭的凝固质量.     

三价铬电沉积非晶态Fe-Ni-Cr合金的研究

研究了一种电镀液性能优良、重现性好且利于环保的非晶态Fe-Ni-Cr合金电沉积新技术，采用此技术获得的非晶态Fe-Ni-Cr合金中Fe、Ni和Cr的质量分数分别为45％－55％，33％－37％和9％－23％。利用正交试验法对电镀液的配方和工艺参数进行了优化，采用优化的方法于室温下电沉积20min可得到Fe、Ni和Cr质量分数分别为54.4%,33.9%和11.7%的镜面非晶态Fe-Ni-Cr合金镀层，镀层厚度达11.3μm、维氏硬度达560左右。分别采用等离子发射光谱（ICP－AES）、X－射线衍射、扫描电子显微镜（SEM）和X－射线荧光分析等方法对非晶态Fe-Ni-Cr合金镀层的组成、结构、性能、厚度及其影响因素了检测分析。实验结果表明，镀液组分对合金镀层成分有较明显的影响，而电沉积操作条件则对合金镀层物理性能的影响较为明显。只有当电镀液中含有稳定剂H－W时电沉积所得合金镀层中才有Cr存在，且由于稳定剂H－W与添加剂的共同作用，导致所得Fe-Ni-Cr合金镀层具有非晶态结构。     

湍流射流中示踪粒子的跟随性数值模拟分析

为了探究聚苯乙烯颗粒在射流场中的跟踪效果,采用大涡模拟(LES)方法求解射流流场,并与实验结果进行对比,以验证流场模型.定义了密度与水相同的5种不同粒径的虚拟颗粒,采用离散相模型(DPM)计算其运动轨迹,将其响应时间的理论分析结果与数值模拟结果进行对比,验证了DPM模型的准确性.随后对粒径范围为1~400μm的11种不同粒径的聚苯乙烯颗粒在一定雷诺数射流流场中的跟随特性进行了模拟计算,并与初始时刻相同位置的质点运动轨迹进行对比分析.结果表明,流场的复杂变化对颗粒的跟随性有很大影响,这表现在即使颗粒粒径很小时,颗粒与流场的速度依然存在一定偏差.在所研究工况下,粒径小于200μm的聚苯乙烯颗粒与水的速度偏差大部分在20%以内.     

金属桥箔电爆炸驱动飞片过程数值模拟研究

为研究金属桥箔电爆炸等离子体驱动飞片全过程中飞片的性能特征和影响规律,建立了金属桥箔电爆炸驱动飞片全过程的多相流数值计算模型,并进行了数值模拟计算.计算中,利用了相变分数描述金属桥箔由固相到等离子体相的相态转变,采用了考虑粒子数目变化及粒子间库仑作用的高温高压等离子体状态方程描述电爆炸等离子体的形成和运动行为,采用了动网格模型描述飞片的运动.将计算结果与实验结果进行对比分析,计算得到的飞片速度值与实验值的误差小于5%,表明计算模型的准确性较好.基于该计算模型,对总面积相同的双体阵列桥箔和单体桥箔电爆炸等离子体驱动飞片过程进行了数值模拟,计算结果表明,由于阵列桥箔电爆炸过程中等离子体和冲击波的叠加汇聚作用,提高了能量转化效率,使得等离子体及冲击波流场对飞片的驱动力增加,从而提高了飞片的速度.等离子体流场对飞片表面的烧蚀厚度约为0.1μm,飞片的完整性较好.     

轴对称ELF磁场中的球细胞感应电场及跨膜电位

为揭示低频磁场作用下人体的电生理特性,研究轴对称ELF(extremelylowfrequency)磁场作用下球细胞的感应电场和跨膜电位,并结合相关实验讨论了磁场对[Ca2 ]i的影响,对不同磁场激励模式、不同频率下的跨膜电位进行了仿真分析.结果表明,ELF磁场可以改变球细胞的跨膜电位,并与频率相关.     

非晶态Ni—Fe—P合金电沉积的研究

介绍了一种新的电沉积非晶态Ni—Fe—P合金的方法．用这种方法在室温下电沉积出的非晶态Ni－Fe—P合金镀层外观接近镜面,镀层厚度可达42μm．经X－ray衍射、扫描电子显微镜（SEM）及等离子光谱分析（ICP—AES）证实,所获得的Ni—Fe—P合金镀层为非晶态结构,镀层中主要成分Ni、Fe、P的含量分别为74％～83％、9％～24％和6％～10％,此外,还含有0．01％～0．14％B和C元素,这些元素的存在是导致非晶态Ni—Fe—P合金镀层产生的主要原因．文中对电沉积非晶态NI—Fe—P合金的工艺条件、添加剂HAT和光亮剂HAB1、HAB2的作用和影响进行了分析和探讨．图8,表1,参14     

磁流体光子晶体微腔的磁场响应特性

提出了基于磁流体光子晶体的微腔,并对其形成过程进行了理论解释,进而研究了该微腔的传感特性,计算了其光透射特性.分析了薄膜厚度分别为6μm和0.94μm时磁流体光子晶体微腔的磁场响应特性.研究结果表明,随着外加磁场增加,这两种结构的光子晶体谐振峰中心波长分别蓝移了4.130μm和0.076μm;磁场响应的最大灵敏度分别为243 nm/m T和3.8 nm/m T.这种基于微腔的传感系统具有易调谐、制备简单,且灵敏度高等优点,为胶体光子晶体在传感领域的应用提供了新的思路.     

降低Fe-N软磁薄膜矫顽力的途径

用RF磁控溅射沉积的Fe-N磁性薄膜,饱和磁化强度比较高,但矫顽力太高,因而降低H c 成为Fe-N是否可以用于高密度磁记录的关键.在低功率200W下溅射沉积200nm的薄膜,在250℃,12000A/m磁场下真空热处理后,当N含量在f A为5%～7%范围内,形成α′+α″时,μ o Ms可达2.4T,H c <80A/m.但Fe-N磁性薄膜厚度需要达到2μm,而H c 往往因厚度增加而增加.提高溅射功率到1000W,使晶粒进一步细化,2μm厚的Fe-N磁性薄膜经250℃,12000A/m磁场下真空热处理后,当N含量在f A 为5.9%～8.5%范围内,形成α′+α″时,μ o Ms=2.2T,H c 仍可低于80A/m,可以满足针对高存储密度的GMR/感应式复合读写磁头中写入磁头的需要.     

强磁场对Al-4.5％Cu合金枝晶生长行为影响的初步研究

以Al-4.5%Cu合金为对象进行了稳恒强磁场对枝晶生长行为影响的初步研究,发现10 T的强磁场明显影响了Al-4.5%Cu枝晶定向生长组织.生长速度R在5,10,20μm/s时,无磁场的条件下形成规则的树枝晶的组织,施加10 T强磁场后,界面淬火枝晶组织变得不规则,在随后的凝固过程中树枝晶组织几乎消失,形成接近胞晶形态的组织.磁场强度达到4 T以上后,枝晶间距明显增加.施加强磁场后宏观组织细化,晶粒增多,形成定向凝固下的等轴晶组织的特殊现象.随着生长速度的增加,磁场的作用逐渐减弱.     

Ni-P-PTFE化学复合镀工艺的磁场机理探讨

利用化学复合镀的方法,通过外加磁场这一新工艺的引入来制备Ni-P-PTFE复合镀层。研究过程中,在其它工艺条件不变的情况下,通过入镀时间、磁场强度、磁场方向等因素的改变,探究磁场对复合镀工艺及镀层性能的影响。研究结果表明：当有外加磁场作用时,复合镀层中的粒子沉积速度和粒子含量显著提升,同时,外加磁场强度的改变对所得复合镀层的厚度、耐蚀性能、成分都有较大影响。     

光亮Fe-Ni合金电沉积工艺的研究

介绍了一种新的电沉积光亮Ｆｅ－Ｎｉ合金的方法用这种方法在室温下电沉积出外观接近镜面的Ｆｅ－Ｎｉ合金镀层,其厚度可达３７μｍ经Ｘ－ｒａｙ衍射及等离子光谱分析证实,所获得的合金镀层为γ（Ｆｅ－Ｎｉ）合金相,镀层中含Ｆｅ和Ｎｉ的量分别为２３．５％～４５．７％和７６．２％～５３．８％,同时含有少量的Ｐ和Ｂ元素文中对电沉积的工艺条件、光亮剂ＨＢ、添加剂ＨＴ的作用和影响进行了分析和探讨图６,表２,参９     

轴向磁场作用下平均Taylor涡对湍流脉动的影响

采用基于高精度电流守恒格式的直接数值模拟方法，对轴向磁场作用下导电流体的湍流Taylor-Couette流动进行计算.在等电势边界条件的同心圆筒中，磁场与感生电流引起的反向周向速度分布、以及其对平均流动的影响被揭示出来.采用两种不同的湍流流场平均方法，将湍流中的全部脉动划分为平均流动(Taylor涡)的贡献和湍流的贡献.通过计算不同磁场强度下的湍动能的分布，对比分析轴向磁场对平均Taylor涡流和湍流两种贡献方式的影响.     

基于改进介质微扰法的水膜厚度测量理论研究

为了解决圆柱腔内壁水膜厚度的测量问题,对水膜厚度测量公式进行校正,分析了交变电场下电介质内的极化过程,推导了交变电场作用下电介质内电场的表达式.由于在交变电场作用下,谐振腔内壁水膜内的电场会发生变化,用准静态法近似介质微扰公式不再适用,基于推导的交变电场作用下电介质内的电场方程,对谐振腔介质微扰公式进行了改进.利用HFSS软件分别仿真分析了同轴腔和圆柱腔在不同频率、不同介质下微扰前后介质内电场大小的变化,将仿真数据和理论计算数据进行对比,证明了交变电场作用下电介质内电场方程的正确性.基于改进后的介质微扰公式,建立了圆柱腔内壁水膜厚度和谐振频偏之间的关系模型,将仿真数据与介质微扰公式改进前后理论数据进行对比分析,结果表明:在同一水膜厚度下,使用改进后微扰公式得到谐振频率较实际仿真数据更加吻合,谐振频率的理论与仿真误差至少提高了35.7%.