磨擦辅助对电铸镍组织结构的影响

在电铸镍的过程中,由于电沉积机理的复杂性,电铸层的组织结构受多重工艺参数的影响,且还需解决镍电铸层存在针孔和结瘤等缺陷的问题。采用磨擦辅助电铸技术进行电铸镍,可以有效抑制电铸层缺陷的产生,在设计的试验装置上,制备了不同微观组织结构的镍电铸层。研究了磨擦强弱对镍电铸层的表面形貌、织构等微观结构的影响。结果表明:在磨擦辅助电铸镍过程中,随着阴极表面线速度的提高,游离微珠对电铸层的整平作用和晶粒细化作用相应增强。旋转阴极在不同的线速度条件下,可以制备出大范围不同微观结构的镍电铸层,其晶粒尺寸在(100~600)nm之间。随着阴极速度的提高,镍电铸层各晶面的相对生长速率差别变小。     

脉冲电铸纳米晶镍锰合金的拉伸性能研究

对利用冲液装置和高频窄脉宽脉冲电流电铸所得到的具有接近或达到纳米级晶粒的镍锰合金进行了拉伸试验,研究了电沉积条件及电铸后的退火对电铸层拉伸性能的影响。结果表明,电沉积工艺条件通过影响电铸层的锰含量和晶粒大小而影响电铸镍锰合金的拉伸性能,一定条件下的退火对电铸镍锰合金拉伸性能的影响不明显。     

镍锰合金的纳米晶电铸

电铸镍锰合金因其特殊的性能而具有重要的应用前景。分析了电沉积纳米晶材料的原理 ,在此基础上采用高速冲液、直流和高频脉冲电流以及电解液中加入添加剂等方法进行了镍锰合金的电铸试验 ,并对电铸层的锰含量、表面形貌和晶粒尺寸进行了测试。试验结果实现了镍锰合金的纳米晶电铸。讨论了锰含量、电流密度和添加剂等因素对电铸层晶粒尺寸和表面形貌的影响。     

Ni-ZrO_2纳米复合电铸层耐磨性研究

利用SEM分析了纯镍铸层,以及用直流和脉冲工艺所制备N i-ZrO2纳米复合电铸层的表面形貌,研究了直流条件下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,并对纳米复合电铸层磨损表面的形貌和磨损机理进行了探讨。结果表明:纳米复合电铸层的表面形貌不同于纯镍铸层;由于纳米颗粒的强化作用,使纳米复合电铸层表现出优良的耐磨性,并且磨损机理发生了变化;纳米复合电铸层的耐磨性取决于其中纳米颗粒的复合量。     

基于稀土LaCl3的精密电铸工艺研究

以稀土LaCl3作为添加剂,通过极化曲线、微分电容测定,探讨了稀土LaCl3对电铸镍铸液性能的影响及其在电极表面的作用机理,并采用SEM、XRD等现代分析手段对镍电铸层微观结构进行测试。试验结果表明：LaCl3能够在阴极表面发生特性吸附,增大阴极极化,细化精密电铸层晶粒,提高精密电铸的沉积速度,电铸层的显微硬度得到显著提高。     

柔性受压电铸新技术研究

提出了一种新的柔性受压电铸技术,从理论上深入探讨了柔性受压的作用机理,并通过钨丝增强镍的电铸试验进行了验证。理论分析和试验结果表明：柔性压紧轮对复合电铸层的摩擦与挤压作用可以有效去除复合电铸层表面的吸附气泡,获得表面无缺陷的复合电铸层;柔性压紧轮能够不断补充电沉积区域的电铸液,防止复合电铸层内部出现空洞,并能提高极限电流密度,显著细化晶粒;柔性受压条件下获得的复合电铸层具有更高的强度,当钨丝体积分数为50%时,制得的钨丝-镍复合电铸层强度达到1597MPa,提升了21%。     

纳米晶镍锰合金的脉冲电铸研究

利用冲液装置进行了镍锰合金的脉冲电铸试验,并对电铸层的锰含量、晶粒尺寸和显微硬度进行了测试。结果表明电铸层的晶粒可达到纳米级。分析讨论了电流密度和脉冲参数对电铸层锰含量、晶粒尺寸和显微硬度的影响规律。     

平动搅拌法平面电铸技术实验研究

为进一步提高在面积较大和重量较重的平面阴极基底上电铸时电铸层的厚度分布均匀性,提出了一种平动搅拌法电铸工艺,研制了相应的实验装置,并开展了实验研究。研究表明:基于研制的实验系统,当镍电铸层面积为140mm×140mm时,电铸镍平面件的厚度均匀率达到了92.7%。     

镍-氧化镧纳米颗粒复合电铸的研究

采用复合电铸工艺制取了含La2 O3 纳米颗粒的镍基复合电铸层 ,研究了La2 O3 纳米颗粒共沉积量对复合电铸层微观组织及显微硬度的影响。结果表明 ,随着La2 O3 纳米颗粒共沉积量的增大 ,复合电铸层表面更加平整、组织也更加细致均匀 ,基质金属镍的晶粒得到进一步细化 ,因而复合电铸层的显微硬度也随之升高。     

基于SU-8厚胶光刻工艺的微电铸铸层尺寸精度控制新方法

以SU-8胶为微电铸母模制作镍模具时,胶模的热溶胀性使胶模变形,导致铸层线宽缩小,这是影响微电铸铸层尺寸精度的主要因素。针对密集蛇形沟道图形的镍模具微电铸工艺,以200.0μm厚SU-8胶为胶模,研究微电铸铸层尺寸精度的控制方法,提出基于SU-8厚胶光刻工艺的微电铸铸层尺寸精度控制新方法,即在图形四周增设一条封闭等间距的隔离带,用隔离带减少影响图形区域的SU-8胶模的体积,阻止电铸时该处胶模的热溶胀对图形区域的影响,进而减小铸层尺寸变化。结果表明,采用增设隔离带方法制作的镍模具,胶模线宽变化量最大值由61μm减小到31.4μm,铸层尺寸相对误差的最大值由31.3%减小到16.7%,这种方法显著提高微电铸铸层的尺寸精度。     

多层UV-LIGA电铸镍材料的抗冲击性能

为研究采用UV-LIGA(Ultraviolet Lithography,Galvanoformung,Abformung)技术制作的多层电铸镍的机械可靠性,对其进行了抗冲击性能分析。利用冲击试验台及信号采集系统测试了UV-LIGA多层电铸镍的抗冲击性能。实验分析得到其累积失效概率-加速度峰值曲线近似拟合于韦布尔统计分布,韦布尔系数γ=7.6,参考加速度为21 300g。当加速度为12 000~18 000g时,可靠性相对较高;当加速度为12 000~18 000 g时,累计失效概率增加较快;当加速度大于24 000g时,可靠性下降迅速。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样,得到其主要的失效形式有分层、断裂、塑性变形以及黏连等。初步分析了失效原因,并提出了相应的优化设计方法,为UV-LIGA多层结构的设计提供实验依据。     

Abrasive-assisted Nickel Electroforming Process with Moving Cathode

In traditional electroforming process for revolving parts with complex profiles, the drawbacks on surface of deposits, such as pinholes and nodules, will lead to varying physical and mechanical properties on different parts of electroformed components. To solve the problem, compositely moving cathode is employed in abrasive-assisted electroforming of revolving parts with complicated profiles. The cathode translates and rotates simultaneously to achieve uniform friction effect on deposits without drawbacks. The influences of current density and translation speed on the microstructure and properties of the electroformed nickel layers are investigated. It is found that abrasive-assisted electroforming with compound cathode motion can effectively remove the pinholes and nodules, positively affect the crystal nucleation, and refine the grains of layer. The increase of current density will lead to coarse microstructure and lower micro hardness, from 325 HV down to 189 HV. While, faster translational linear speed produces better surface quality and higher micro hardness, from 236 HV up to 283 HV. The weld-ability of the electroformed layers are also studied through the metallurgical analysis of welded joints between nickel layer and 304 stainless steel. The electrodeposited nickel layer shows fine performance in welding. The novel compound motion of cathode promotes the mechanical properties and refines the microstructure of deposited layer.     

用优化象形阳极改善合金电铸层的沉积分布

设计了一种可用于复杂回转形零件电铸的装置,为了改善合金电铸时沉积金属分布的均匀性,该装置采用了特殊结构的象形阳极并利用ANSYS有限元软件对象形阳极进行了精确的轮廓形状设计。对某喷管模拟件进行了镍锰合金的电铸试验,得到了较均匀的电铸层厚度及锰含量分布。该方法既可提高生产效率,又可降低成本。     

脉冲电流对稀土电铸铜性能的影响

电铸是一种电沉积金属的工艺,有极高的复制精度和可重复性,适用于制造外观形状精密复杂的金属零件。本文分析了采用脉冲电源、稀土硫酸铜电铸液制备一定厚度的电铸铜时,脉冲电流密度和稀土添加剂对电铸层性能的影响规律,以及对铜金属基体晶粒显著细化作用,并分析了其影响机制。     

The effect of coarse intermetallic particles on the fracture process in forged 7000 alloys

The effect of coarse intermetallic particles on the fracture process in 7000 alloy forgings was investigated using three alloys with different (Fe + Si) impurity levels. The intermetallic particles were identified by selective etching and energy dispersive spectroscopy analysis conducted on a scanning electron microscope. Their geometrical parameters were estimated by image analysis and then correlated with area fractions of different fracture modes on the broken fracture toughness test specimens. It was found that the dominant fracture mode varies with the (Fe + Si) content. The coarse voiding at large intermetallic particles increases systematically with an increase of the impurity level, which in turn increases the amount and size of particles containing Fe and Si while decreasing their spacing. That the crack nucleation and propagation are accelerated by these particles was revealed by in situ scanning electron microscopy observation of the fracture process.     

7BO4铝合金断裂过程的研究

用材料介观力学(介于宏观和微观之间)手段研究了7B04高强高韧铝合金在拉伸试验过程中的塑性变形的产生、旋转和材料的断裂过程。试验结果表明:7B04合金中有害杂质相是有棱角的颗粒,以几个颗粒团簇在一起,或是单独分散在基体材料中。在拉伸过程中,对材料塑性变形的产生、发展的观察发现,杂质相附近是材料的薄弱环节。随着塑性变形的发展,在这个区域流变曲线产生大角度的旋转,表明杂质相阻碍了变形的流畅进行,同时还发现微裂纹首先在杂质相的边界中产生。杂质相的消除或减少是提高7B04合金材料强塑性的主要途径之一。     

回转件表面高强度铜的高速电铸试验研究

设计了一种回转阴极表面电铸液高速冲刷与高电流密度沉积交替进行的电铸铜加工方式,以提高回转件表面电铸铜沉积效率和沉积层质量。在溶液冲刷速度为3 m/s左右的条件下,分别以4、8、12、16 A/dm^2的电流密度进行电化学沉积,并对电铸铜层进行力学性能检测。检测结果显示:8 A/dm^2电流密度下获得的电铸层综合力学性能最优良,其显微硬度值为186.1 HV、抗拉强度达455 MPa、延伸率为20%;在12 A/dm^2及16 A/dm^2电流密度下电铸层力学性能略有下降,但是抗拉强度仍高于400 MPa。     

轴流压缩机叶片断裂分析

轴流压缩机累计运行443天后动叶叶片断裂。通过宏观断口检验和金相分析、力学性能测试、扫描电镜显微分析以及宏观和微观的成分检测等方法对断裂叶片进行了分析。结果表明,叶片在服役过程中承受了复杂的交变应力,叶片材料中有呈带状分布的夹杂物和材料晶界上产生了磷元素偏聚,这些缺陷的存在会使叶片的疲劳寿命显著降低,造成叶片的早期疲劳断裂。