类表面织构化镍基复合涂层的摩擦磨损性能

在低碳钢表面添加质量分数为20%的WC和6%的石墨颗粒,采用真空熔覆方法制备出具有类织构切面形貌的镍基合金(Ni0)复合涂层,研究了复合涂层的显微组织形貌及形成机理、相组成以及干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与镍基合金(Ni0)、碳化钨增强镍基合金(Ni0+20%WC)、石墨改性镍基合金(Ni0+6%石墨)三种涂层进行了比较。结果表明,WC呈不连续的三维网状分布在镍基合金基体中,镍基合金主要由基体相γ-Ni,铬化物硬质相CrB、Cr7C3、Cr23C6和共晶相Ni3B、Ni3Si构成;WC和石墨的单独加入都能提高复合涂层的摩擦磨损性能,类织构组织复合熔覆层的摩擦磨损性能优于相同组成的硬质颗粒单独弥散分布的复合熔覆层;在WC和镍基合金基体组成的类织构形貌结构和石墨润滑相的共同影响下,复合涂层比单一镍基合金涂层的耐磨性提高大约9.6倍。     

形貌和尺寸可控的二氧化硅/硅酸镍锰空心微球的制备

以乙酸镍为镍源,乙酸锰为锰源,二氧化硅为模板,采用水热法在180℃、12h的条件下制备了二氧化硅/硅酸镍锰空心微球。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对其进行表征和分析。随n(Si)∶n(Ni)∶n(Mn)(1∶2∶1~1∶2∶30)的不断增大,空心微球的尺寸及壁厚均逐渐增大,表面孔道结构在n(Si)∶n(Ni)∶n(Mn)=1∶2∶16时相对最为密集。     

真空熔结镍基合金的界面组织研究

采用扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计等研究了真空熔结镍基合金涂层的微观组织、相结构以及显微硬度的分布特征。结果表明，在真空烧结镍基合金Ni60与45钢的界面处出现薄白亮的熔合带，涂层的相由Ni基固溶体及Cr7C3、Ni3B、Ni3Si、CrB等组成。涂层显微硬度最高为935HV。     

镍克罗希尔—镍希尔热电偶的发展和标准化

一引言通常用于1000℃温度测量的廉金属热电偶中,镍基合金系列(即 K 型热电偶合金)是应用最广的。因为它们具有一系列可贵的性质。例如校准值准确和稳定,抗氧化,热电势高以及合理的价格。然而,K 型热电偶的     

锌镍合金镀液中锌镍离子浓度对镀层镍含量的影响

为了得到成分较稳定的锌镍合金镀层,考察了镀液中锌、镍离子浓度对镀层镍含量影响情况,发现镀液中锌镍离子摩尔浓度比对镀层镍含量影响最大;控制镀液中c(Ni2 )/[c(Ni2 ) c(Zn2 )]为0.15～0.17、c(Ni2 ) c(Zn2 )在0.17～0.40 mol/L范围内,能得到镍含量质量分数在13%左右的高耐蚀性锌镍合金镀层.循环伏安曲线分析表明,在合金电镀过程中,Zn2 的存在和析出会在阴极表面形成中间产物吸附膜,使镍的还原受阻,导致合金镀层的镍含量低于镀液中的c(Ni2 )/[c(Ni2 ) c(Zn2 )],锌镍合金共沉积表现为异常共沉积.     

纳米镍/炭复合材料的制备与磁性表征

以废弱酸型聚丙烯酸系阳离子交换树脂为炭前驱体,经过与镍离子交换后,再经热解制备纳米镍粒子均匀分散于炭基体的纳米镍/炭(Ni/C)复合材料.以XRD、TEM为主要分析手段研究了热解条件对纳米镍粒子在Ni/C复合材料中的形貌、大小的影响.结果表明:通过热解条件可以控制Ni/C复合材料中纳米镍粒子的平均粒径;热解温度的升高和热解保温时间的增加都可使Ni/C中纳米镍粒径增大.磁性能测试结果表明: Ni/C-500表现为超顺磁特性,而Ni/C-600、Ni/C-700为铁磁性;Ni/C-600、Ni/C-700的比剩磁化强度、矫顽力都要大于微米镍粉与块体镍,但其比饱和磁化强度要小于微米镍粉和块体镍.     

UV-LIGA镍薄膜材料的力学性能测试与分析

利用LIGA或UV-LIGA技术制备的镍,特别适合作为微器件的结构材料。材料的力学性能在微器件的仿真设计和实际使用中起到重要作用。主要利用常规的力学试验机和自行搭建的微拉伸平台,通过单轴拉伸方法测试了电流密度为20mA/cm2的UV-LIGA镍薄膜的力学性能。3种测试方法的结果呈现了一致的规律性变化——弹性模量显著降低,强度显著提高,表明UV-LIGA镍具有与块体镍显著不同的力学性能。通过X射线衍射分析(XRD),测量了该电流密度下试样的择优取向和晶粒尺寸,通过场发射扫描电镜(SEM)观察了试样的表面形貌和拉伸断口,并初步地分析了UV-LIGA镍力学性能的变化原因。该测试结果为微器件的仿真设计提供了重要的参考依据。     

脉冲单电源铬镍共渗层耐酸腐蚀性研究

采用脉冲单电源等离子渗金属技术,在Q195钢表面进行铬镍共渗工艺。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析了铬镍共渗层的表面相组成、表面微观形貌和表面成分。采用电化学测量仪测定铬镍共渗层分别在1mol/L H2SO4、1mol/L HNO3溶液中的极化曲线,研究其腐蚀形貌,并与未处理的Q195钢试样进行对比分析。结果表明,铬镍共渗层的主要相成分为Fe-Cr-Ni固溶体;铬镍共渗层的表面呈上凸的胞状组织,排列致密;表面成分的相对含量为Cr 16.14%、Ni 48.16%、Fe 35.7%(质量分数)。在HNO3溶液中,未处理的Q195钢试样表面为严重的面腐蚀,铬镍共渗层表面几乎未被腐蚀,后者比前者的耐蚀性提高了658倍;在H2SO4溶液中,未处理的Q195钢试样表面为严重的点蚀,而铬镍共渗层表面状态良好,后者比前者的耐蚀性提高了90倍。铬镍共渗层耐硝酸腐蚀性能优于耐硫酸腐蚀性能。     

镍元素对新型压铸模具钢热稳定性的影响

对比研究了含镍1%(质量分数)和不含镍的新型压铸模具钢的热稳定性能及微观组织演变情况。两种材料采取相同的淬火工艺,再经多次回火达到相似的硬度,然后于600℃进行热稳定性实验,并采用SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电子显微镜)对比分析了两种材料的淬火态及热稳过程中的微观组织的变化情况,探索了Ni元素的添加对材料热稳定性的影响。实验结果表明:Ni元素能够阻碍碳化物向基体中溶解,未溶的碳化物颗粒在晶界处能有效阻止原始奥氏体的长大,从而使材料允许的淬火加热温度提高。在相同的淬火条件下,Ni使得SDYZ1钢中的碳化物无法充分地固溶于基体,因而在回火过程中减弱了二次碳化物的析出强化效果,导致在热稳前期SDYZ1钢的硬度降低较快;Ni提高材料热稳定性能的优势可能需要在较高淬火温度下才能体现。     

陶瓷表面负载纳米镍颗粒的研究

用催化剂制备负载金属镍受温度的影响较大,为了减轻温度的影响,提出了低温下陶瓷表面离子镍活化、化学沉积镍工艺.离子镍活化是通过陶瓷表面吸附柠檬酸后,吸附Ni2+,再以KBH4还原吸附的镍离子.用虹外漫反射、扫描探针显微镜(AFM)、扫描电亍显微镜(SEM)和XRD对前处理过程、镍表面形貌、晶体结构进行了探测.结果表明:在陶瓷表面引入的羧基,可以化学吸附Ni2+,Ni2+还原后在基体表面形成催化活性中心,从而引发化学沉积镍过程;沉积镍后的陶瓷表面为亮黑色,归因于陶瓷表面形成了分散的纳米镍颗粒.     

石英微晶天平技术在原子层沉积碳化镍薄膜过程中的应用研究

采用等离子体增强原子层沉积技术分别以Ni(amd)2、Ni(dad)2为镍、碳前驱体,氢等离子体为还原剂成功沉积了碳化镍薄膜。两个沉积过程中,碳化镍薄膜厚度都随着反应循环次数的增加而线性增加。利用石英微晶天平技术对碳化镍薄膜的沉积过程进行了原位在线测量。初步提出碳化镍薄膜的沉积机理,其中由等离子体作用产生的氢原子对沉积过程有重要作用。一方面,在等离子体中原子氢与Ni(amd)2或Ni(dad)2发生化学反应,生成Ni、挥发性的N-叔丁基乙酰胺盐和碳氢化合物,这些镍在镍表面上有吸附和分解的趋势。此外,原子氢对吸附的碳氢化合物脱氢生成碳化镍和大量碳物种具有促进作用。另一方面,预计它还会刻蚀碳化镍表面的无定形碳和石墨,或者将碳化镍分解成具有催化活性的金属镍。     

镍克罗希尔和镍希尔—新型的高稳定性的镍基热电偶合金

一引言现在通用的K-型镍基合金热电偶,其精度严重地受两种特征性的变化所损害。这两种变化均发生在热电偶的“温度—电动势”特性上,它们是:(1)当热电偶长期处在高温环境中时,热电动势发生逐步的,积累性的漂移,(2)在250～550℃范围内受热时,热电动势发生短时间的变化。长期的热电动势漂移与合金中的活性元素被氧化而损失有关。在氧化过程(特别是内氧化过程)中,一些较活泼的元素因氧化     

非金属夹杂物对纯镍N6焊接接头组织性能的影响

以纯镍N6为主要研究对象,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)及电解萃取装置等手段分析了非金属夹杂物对纯镍N6焊接接头结构及性能的影响.结果表明:纯镍N6试样断裂与非金属夹杂物尺寸、形貌、数量等因素有直接的关系;非正常断裂试样的断口表现为沿晶断裂,断口上夹杂物主要由Al、Si、Ca、Mg、O、Fe等元素组成;对试样的金相组织与夹杂物进行分析发现非正常断裂试样中夹杂物数量及尺寸均大于正常试样,杂物数量大于50个/mm2且夹杂物尺寸大于10 μm的试样均发生断裂;夹杂物主要为氧化铝类(Al2O3、SiO2)、硅酸盐类、氮化物类(AlN、TiN、Ti(C,N))及复相夹杂物;原位拉伸试验表明,断裂的主要原因是在金属基体中存在的夹杂物诱发裂纹源,在应力的作用下裂纹扩展导致断裂.综合分析表明,纯镍N6焊接接头在生产中的断裂是由脆性夹杂物的存在而引起的.     

高性能锂离子电池用Ni2Si纳米线阵列

采用化学气相沉积方法制备了镍硅合金(Ni2Si)纳米线阵列,研究分析了纳米线阵列的形貌随反应气氛的变化。该材料用作锂电池负极材料,显示出了优良的循环性能,有潜在的应用价值。     

0Cr17Ni14Cu4Nb和60Si2MnA钢实际晶粒度的显示和评定方法

对不同热处理状态下的60Si2MnA钢和0Cr17Ni14Cu4Nb钢试样进行了试验和摸索,获得了这两种材料在常规热处理状态下的实际晶粒度的显示方法,即60Si2MnA钢用饱和苦味酸 3％～5％洗涤剂 新洁尔灭水溶液侵蚀;0Cr17Ni14CuNb钢用高锰酸钾(0．5～1g) 硫酸(8～12m1) 水(90-115m1)热蚀。晶粒显现清晰,解决了60Si2MnA钢和0Cr17Ni14Cu4Nb钢晶界显示和晶粒度评定的难题。     

激光熔覆制备原位自生TiC增强Ni3（Si,Ti）复合涂层研究

运用激光熔覆技术修复受损的烟汽轮机叶片,在GH864镍基合金表面制备原位自生TiC颗粒增强Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层.利用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪及显微硬度计研究了(Ti+C)的加入量对熔覆层组织及硬度的影响.研究表明:在优化的工艺参数下可获得宏观质量完好,无裂纹、气孔等缺陷,且与基体呈冶金结合的激光熔覆层,熔覆层由Ni(Si)、Ni3(Si,Ti)和TiC组成;当合金粉末中(Ti+C)的加入量为20%时熔覆层的硬度最高可达780Hv,是基体材料的2.4倍.     

GPS TiN-Si3N4复相材料制备及电加工性能研究

采用气氛加压烧结制备了Si3N4-TiN(Ni)复合材料,对材料的烧结性能,导电性能及电火花加工(EDM)的状况和机理进行了初步研究.结果表明:添加少量金属Ni一方面改善了材料烧结性能,一方面降低了Si3N4-TiN系统形成网络导电所需TiN添加量.其中添加20wt%TiN、4wt%Ni的试样,在1750～1800℃,1.2MPa氮气压力下保温一小时以后相对密度达97%,复合材料具有较好的力学性能及电性能,电阻率小于氮化硅基陶瓷可电火花加工的电阻率值1Ω穋m.对该配方试样进行电火花加工,加工性能良好,电加工机理为熔融.     

石英微晶天平技术在原子层沉积碳化镍薄膜过程中的应用研究北大核心CSCD

采用等离子体增强原子层沉积技术分别以Ni(amd)2、Ni(dad)2为镍、碳前驱体,氢等离子体为还原剂成功沉积了碳化镍薄膜。两个沉积过程中,碳化镍薄膜厚度都随着反应循环次数的增加而线性增加。利用石英微晶天平技术对碳化镍薄膜的沉积过程进行了原位在线测量。初步提出碳化镍薄膜的沉积机理,其中由等离子体作用产生的氢原子对沉积过程有重要作用。一方面,在等离子体中原子氢与Ni(amd)2或Ni(dad)2发生化学反应,生成Ni、挥发性的N-叔丁基乙酰胺盐和碳氢化合物,这些镍在镍表面上有吸附和分解的趋势。此外,原子氢对吸附的碳氢化合物脱氢生成碳化镍和大量碳物种具有促进作用。另一方面,预计它还会刻蚀碳化镍表面的无定形碳和石墨,或者将碳化镍分解成具有催化活性的金属镍。     

熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀研究进展

熔盐堆(Molten salt reactor,MSR)是第四代先进核反应堆中唯一的液态燃料反应堆,因在热转化效率、中子经济性、固有安全性、在线燃料循环、核废料处理等方面具有无可比拟的优势而备受国内外研究者的关注。熔盐的选择对MSR的运行安全及效率至关重要。熔融氟化盐如LiF-BeF2(FLiBe)、LiF-NaF-KF(FLiNaK)等具有较小的热中子吸收截面、高热导率、高比热容、良好的流动性、低的蒸气压(高温时)、良好的高温稳定性等一系列优异的热物化性能,被公认为MSR最理想的冷却剂和核燃料载体。目前,国内外均选用镍基合金作为MSR的主要结构材料。然而,超强高温腐蚀性熔融氟盐的存在对镍基合金提出了苛刻的要求。目前,国内外学者们对熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中腐蚀行为的研究主要集中在两个方面:一是镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的影响因素及微观机制,二是提高镍基合金的耐高温熔盐腐蚀性能。一般认为,镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀机制主要包括以下四种:本质腐蚀、氧化性杂质引起的腐蚀、温差驱动的腐蚀和异种材料引起的腐蚀。因此,合金自身和熔盐腐蚀环境是影响镍基合金在氟盐中热腐蚀行为的两大主要因素。在合金自身方面,主要为合金元素(Ni、Cr、Mo、Fe、Si等)及含量、合金显微组织(晶界特征、组织缺陷等)的影响;在熔盐腐蚀环境方面,主要为熔盐组分、熔盐中的杂质及腐蚀产物、熔盐温度、坩埚材质、核裂变产物等的影响。目前,提高镍基合金耐熔盐腐蚀性能的主要途径有:在镍基合金方面,包括有微合金化(添加Ti、RE等)、晶界工程处理、陶瓷相增强复合材料技术;在熔盐方面,包括熔盐纯化、添加单质金属(如Zr、Be、Li等)降低熔盐的氧化还原势等。此外,采用电镀法、激光熔覆法、化学气相沉积法、等离子喷涂法等表面改性技术在镍基合金上制备金属涂层(Ni、Co、Mo、NiCoCrAlY等)和陶瓷涂层(氮化物如AlN、碳化物如SiC)。本文重点综述了镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的主要影响因素及微观机制,以及国内外研究者在提高镍基合金耐高温熔盐腐蚀性能方面的研究进展。针对当前已开发的镍基合金与强腐蚀性的熔融氟盐相容性亟待解决的一些关键基础问题,提出了未来镍基合金在熔融氟盐工程应用中的主要技术方向和发展趋势,为耐高温氟盐腐蚀材料的研究和开发提供重要思路。     

镍覆膜碳纤维的制备与性能研究

以Ni(CO)4为前驱体,通过羰基金属化学气相沉积工艺在碳纤维表面沉积连续镍膜,从而制得镍覆膜碳纤维材料。实验给出了镍覆膜碳纤维的较佳制备工艺条件。借助SEM、EDX、XRD、冷热循环实验、断裂强度分析、差热分析等多种分析测试手段研究了镍覆膜碳纤维的性能。结果表明碳纤维表面沉积的膜层为纯镍相,连续致密,与碳纤维基底结合良好,可经受4次冷热循环而不脱落;碳纤维表面沉积连续镍膜后,其断裂强度提高了34.9%;差热分析显示沉积连续镍膜后可有效提高碳纤维的抗氧化性能。