喷射电镀纳米晶镍工艺研究

采用喷射电沉积法,在直流和方波脉冲两种电流波形下制备纳米晶镍镀层。研究了沉积参数,如电流密度、电流波形、镀液喷射速度等对镀层微观结构的影响。     

纳米晶Ni—P合金蠕变的研究

用非晶晶化法制备了Ｎｉ８０Ｐ２０２合金的纳米晶度薪和作为对比的粗晶试样，由０．５Ｔｍ附近的拉伸蠕变实验得出，纳米晶和粗晶度样的蠕变激活能力分别为０．７１ｅＶ和１．１ｅＶ，应力指数分别为１．２和２．５。由此认为，纳米晶试样的蠕变主要由界面扩散机制控制，而粗晶试样的为蠕变可能由一种复合机制控制。     

热处理对镍基合金涂层与基体结合界面的影响

通过热浸镀法在普碳钢表面成功制备镍基合金涂层.为了提高镍基合金涂层与钢基体之间的结合强度,对镀有镍基合金涂层的基体进行了热处理.研究了热处理前、后结合界面处的显微组织和力学性能.结果表明,与热处理前相比,热处理后界面附近的涂层中析出物长大,界面处存在不连续块状铁的硼化物,界面两侧镍、铁互扩散距离增加,靠近界面的过渡带由5～8μm变为20μm.热处理前、后涂层均由γ-(Fe,Ni)、CrB、Cr2B和Cr3C2等相组成,过渡带相组成为γ-(Fe,Ni)、微量CrB和Fe23(C,B)6.热处理后,显微硬度由界面向涂层内逐渐增加,界面结合强度由140MPa提高到200MPa.     

钯晶种镍纳米颗粒的制备和表征

寻求镍纳米颗粒制备的有效方法及反应条件．以钯纳米颗粒为晶种制备出了镍纳米颗粒，并对影响镍纳米颗粒制备的各种因素即温度、浓度、PVP、Pd和水合肼等进行了探索．结果表明：当摩尔比npd：nNi2＋=1：40时，反应时间仅用20min．npvp：nNi^2＋=40：1时，PVP对镍纳米胶体的稳定效果最好，14d之内不会聚沉，镍纳米颗粒的平均粒径约13nm，远小于不用钯纳米颗粒为晶种所制得的镍纳米颗粒粒径（约40nm）．以紫外一可见光谱表征反应进程，TEM表征经无水乙醇稀释后的胶体形貌，XPS表征元素化合价以及XRD表征其晶形．     

金属纳米晶的界面热力学及热稳定性研究

以六方相Co为例，采用界面膨胀模型和普适状态方程，引用固体比热的Debye函数，模拟计算了金属纳米多晶体界面的热力学性质，描述了纳米晶界面过剩焓、过剩熵和过剩Gibbs自由能随过剩体积的变化规律.利用界面过剩体积和过剩自由能的非单调关系，预测了发生失稳快速晶粒长大的临界过剩体积和临界温度.实验研究中发现的α-Co纳米晶在宽温度范围内退火时，在较低温区内晶粒长大非常缓慢、而在773—873K温区内纳米晶突发快速晶粒长大的结果与理论预测符合良好.     

镍包覆铜复合粉末烧结体界面扩散行为研究

利用固相烧结法将镍包铜粉成功地制成了块状烧结体,通过SEM、XRD和EDS研究了烧结过程中镍包铜粉中界面的迁移情况.结果表明,随烧结温度升高,颗粒内原子扩散系数越大,烧结体界面迁移越容易,形成较大的晶粒,同时界面组织也比较均匀.在扩散过程中,由于镍的扩散系数比铜大,镍层扩散进入铜形成了铜镍固溶体,界面呈现单向迁移.     

织构对纳米晶纯镍镀层耐蚀性能的影响

采用脉冲电镀法在黄铜表面制备出具有(111)、(200)和(220)晶面择优生长织构的纳米晶纯镍镀层.采用扫描电镜对镀层的显微形貌进行观察,采用X射线衍射对不同晶面织构的择优性进行表征,并对镀层在3.5％ NaCl溶液中的动电位极化曲线和交流阻抗谱进行了测试,研究不同织构镀层的耐蚀性能.不同织构镀层的耐蚀性能存在显著差异:具有(220)强织构的镀层耐蚀性最差,其自腐蚀电流密度最大,为1.23μA·cm-2,镀层的电荷转移电阻为2.09 kΩ·cm2;具有(200)强织构的镀层耐蚀性能最佳,镀层的电荷转移电阻为27.32 kΩ·cm2,自腐蚀电流密度为0.15 μA·cm-2;具有(111)织构镀层的耐蚀性居中.认为织构引起的表面胞状物的差别是造成纯镍镀层耐蚀性能不同的原因.     

退火条件对Fe基纳米晶合金磁性的影响

详细研究了非晶Ｆｅ７２．７Ｃｕ１Ｎｂ２Ｖ１．８Ｓｉ１３．５Ｂ９合金在纳米晶化过程中退火温度与退火加热速度对合金磁性的影响，实验结果表明，当退火温度Ｔａ低于５３０℃时，随着Ｔａ的提高合金磁导率缓慢增加。当Ｔａ高于５４０℃时，磁导率迅速增加，５７０℃退火时磁导率出现峰值，实验发现，在纳米晶化过程中退火加热速度对合金的初始磁导率ｕｉ有明显的影响，ｕｉ随着退火加热速度的提高而增大。     

扩散火焰法制备TiO2纳米晶及其光催化活性

利用自行设计开发的扩散火焰燃烧反应器,以四氯化钛为前驱体,通过四氯化钛气相水解法,改变四氯化钛进料速率和中心环氧气含量,合成粒径和晶型组成可控的二氧化钛纳米晶。透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)分析结果表明:制备的球形样品分散性好、粒径分布均匀、晶化完整。以罗丹明B染料在紫外光条件下的降解为模型反应,考察了球形二氧化钛纳米晶的粒径和晶型组成与光催化活性的关系。结果表明:晶型组成不变时,晶粒尺寸越小,光催化活性越好;而当晶粒尺寸不变时,随着锐钛矿型质量分数的增加,光催化降解罗丹明B的活性先增加后降低,锐钛矿型二氧化钛质量分数为0.80时,光催化活性最好。     

镶嵌结构锗纳米晶电输运的研究

利用离子注入然后退火的方法制备了镶嵌有锗纳米晶的二氧化硅复合薄膜,从拉曼散射和透射电镜测量了解到薄膜中镶嵌有5~7nm大小的锗纳米晶层.研究了锗纳米晶层在常温和低温下的电输运性质.结果表明:锗纳米晶在100K~300K温度范围内符合莫特变程跳跃电导(VRH)导电,100K以下的低温电导基本上是一常数,导电主要是电子在相邻纳米晶之间的直接跃迁;经退火可消除离子注入引入的缺陷,能增加薄膜的电导;对由3×1017cm-2注量锗离子注入制备的薄膜观察到半导体向金属导电的转变.     

摩擦辅助喷射电沉积制备纳米晶光亮镍

针对传统喷射电沉积技术的不足,提出一种新型的摩擦辅助喷射电沉积技术.分别使用该技术和传统喷射电沉积技术制备了一组镍沉积层,利用XRD、TEM分析了沉积层的组织结构,用显微硬度计测试了沉积层的表面显微形貌和显微硬度,并用振动样品磁强计测试了沉积层的磁性能.结果表明:采用该技术可以制备出表面平整光亮的电沉积层,所制备的镍沉...     

钴镍磁性纳米晶的制备与表征

以钴和镍的无机盐为原料,水合肼为还原剂,在水-醇混合溶剂中成功制备出了不同形貌的钴、镍纳米晶,并采用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外波谱分析(IR)等手段对其结构、形貌进行了表征.     

NiCrAlY涂层/TC4基体界面反应机理

采用电弧离子镀技术在TC4(Ti6Al4V)合金基体表面沉积制备NiCrAlY涂层.通过扫描电镜与能谱分析、X射线衍射分析及显微硬度测试,研究真空热处理对NiCrAlY涂层组织性能的影响;分析界面反应产物的形成过程;讨论Cr元素在界面反应中的作用机制.研究结果表明:真空热处理后NiCrAlY涂层中有γ'-Ni3Al相析出,提高了涂层的表面硬度;在870℃以下热处理,NiCrAlY涂层/TC4基体界面反应产物的出现顺序依次为:相变影响区→Ni3(Al,Ti)和Ti2Ni化合物层→TiNi化合层;Cr元素在870℃以上开始扩散并参与界面反应,形成TiCr2化合物.     

薄膜弹丸对涂层基体冲击的界面结合强度分析

针对不锈钢薄膜弹丸冲击覆有涂层基体来考核涂层结合强度的问题,采用应力波理论和有限元计算两种方法对界面结合应力进行了分析和数值仿真。应用应力波理论分析了冲击过程中应力波传播过程与规律;采用固连失效模型反映基体与涂层结合的方法,建立了带有薄膜弹丸冲击覆有涂层基体的有限元模型;利用应力波理论和非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA对冲击过程分别进行了数值模拟,获得了涂层与基体间结合强度的应力分布情况。计算结果表明：应力波分析计算的结果与有限元数值仿真得到很好的相互验证。     

织构对纳米晶纯镍镀层耐蚀性能的影响

采用脉冲电镀法在黄铜表面制备出具有（111）、（200）和（220）晶面择优生长织构的纳米晶纯镍镀层.采用扫描电镜对镀层的显微形貌进行观察,采用X射线衍射对不同晶面织构的择优性进行表征,并对镀层在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线和交流阻抗谱进行了测试,研究不同织构镀层的耐蚀性能.不同织构镀层的耐蚀性能存在显著差异:具有（220）强织构的镀层耐蚀性最差,其自腐蚀电流密度最大,为1.23μA.cm^-2,镀层的电荷转移电阻为2.09 kΩ.cm^-2;具有（200）强织构的镀层耐蚀性能最佳,镀层的电荷转移电阻为27.32 kΩ.cm^-2,自腐蚀电流密度为0.15μA.cm^-2;具有（111）织构镀层的耐蚀性居中.认为织构引起的表面胞状物的差别是造成纯镍镀层耐蚀性能不同的原因.     

电沉积工艺参数对纳米晶镍层显微硬度及沉积速率的影响

采用脉冲电沉积法制备纳米晶镍层,利用高分辨透射电镜和显微硬度计对其微观结构和显微硬度进行了表征分析.结果表明：随电流密度和糖精钠含量的提高,纳米晶镍的显微硬度均呈现先增加后减小的趋势,当糖精钠含量为10 g/L,电流密度为10 A/dm2时达到最大值;显微硬度与平均晶粒尺寸的关系基本符合Hall-Petch方程;电沉积速率随电流密度的增加呈线性增长趋势,糖精钠的加入会提高沉积速率,但浓度的继续增加对沉积速率的影响不明显.     

液相合成金红石二氧化钛纳米晶的性能研究

采用低温陈化法和水热法制备了金红石型纳米TiO2晶体。利用TEM，XRD及BET等方法对纳米TiO2进行了表征，结果表明低温合成的纳米晶TiO2为针形聚集体，水热合成出的TiO2为纳米针。通过计算，不同条件下得到的产物的晶格参数及比表面有明显变化。     

纳米晶Al的内耗研究

研究等离子蒸发法制备的粉末经过压结制备的纳米晶Al的内耗.     

Fe基非晶及纳米晶在硫酸中的腐蚀研究

利用电化学极化曲线的方法和电化学阻抗技术,研究非晶Fe78Si13B9和纳米晶Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1合金在1 mol·L-1的H2SO4溶液里的电化学腐蚀行为;利用X射线衍射仪和示差扫描量热计(DSC),研究该非晶薄带的非晶特性及晶化过程;用扫描电镜观察极化测试后的试样形貌;还研究不同的热处理温度对材料的结构及在1 mol·L-1的H2SO4溶液里耐腐蚀性能的影响.结果表明,纳米晶比非晶合金的耐腐蚀性能要好;随着热处理温度的升高,非晶的耐腐蚀性能得到提高,而纳米晶则降低.     

不同材料涂层/基体界面应力的有限元评价

涂层／基体结合强度是衡量喷涂质量的关键指标。利用有限元方法对涂层／基体剪切结合强度的测定方法进行了力学分析，着重讨论了涂层／基体交界面上的应力分布，然后，在此基础上，针对3种不同涂层材料（Al2O3、Al、Cr3C2/Ni-Cr），对涂层－基体交界面进行了应力分析，比较了不同的涂层材料性能对涂层／基体剪切结合强度的影响，给实际喷涂工艺有一定的指导意义。