超声波辅助射流电沉积Ni-W-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层工艺参数优化及性能研究

为提高农机部件表面耐磨性能,采用超声波辅助射流电沉积方法制备Ni-W-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层。利用JMP软件中预制的响应曲面刻画器、等高线刻画器及预制刻画器分析不同工艺参数(射流速率、Al_(2)O_(3)纳米粒子含量及超声波功率)间交互作用对纳米复合镀层显微硬度的影响,确定最佳工艺参数组合。为验证制备NiW-Al_(2)O_(3)纳米复合镀层最优工艺参数组合,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度计及摩擦磨损试验机等设备,测试不同工艺参数组合下制备的纳米复合镀层表面形貌、组织结构及性能。结果表明:射流速率、Al_(2)O_(3)纳米粒子含量、超声波功率、二次交互项及二次幂项均对纳米复合镀层显微硬度影响较为显著。经JMP软件优化后的制备工艺参数组合为:射流速率3.71 m·s^(-1),Al_(2)O_(3)纳米粒子含量15.38 g·L^(-1),超声波功率210 W。最优工艺参数组合制得纳米复合镀层具有表面形貌致密、晶粒细化程度高、显微硬度大(724.9 HV)、摩擦系数及磨损量低等特点。

基于3D打印技术制备CF-PLA纤维及性能研究

本文采用三维(3D)打印技术将碳纤维聚乳酸复合材料(CF-PLA)拉成纤维状,使CF-PLA纤维中的短切碳纤维呈现定向排列,从而增强CF-PLA纤维的力学性能。利用电子万能试验机对CF-PLA纤维的力学性能进行分析,并通过扫描电子显微镜观察CF-PLA纤维的微观表面形貌。试验结果表明,当打印头回抽速率为5 mm/s时,制备的CF-PLA纤维连续且均匀。通过控制打印头移动速率,制备不同直径(74~283μm)的CF-PLA纤维。随着打印头移动速率的增加,制备的CF-PLA纤维直径尺寸呈现逐渐减小的趋势。当CF-PLA纤维直径为135μm时,其拉伸强度(50 MPa)和杨氏模量(2331 MPa)均最大。此外,本文将CF-PLA纤维应用到层压板中,并研究了CF-PLA纤维体积分数对层压板力学性能的影响。研究发现,CF-PLA纤维体积分数为8%层压板的拉伸强度是CF-PLA纤维体积分数为0%层压板的2.5倍左右,其杨氏模量是CF-PLA纤维体积分数为0%层压板的2.3倍左右。

基于RBF-BP算法的Ni-SiC镀层性能预测研究

采用磁场辅助喷射电沉积技术,在不同工艺条件下制备Ni-SiC复合镀层,通过构建4×4×4×7×10×1的RBF-BP复合神经网络模型预测Ni-SiC复合镀层耐蚀性。结果表明:RBF-BP复合神经网络的预测值与真实值拟合度为0.974 97,高于单神经网络,表明复合神经网络能准确预测不同工艺参数下制备的Ni-SiC复合镀层耐蚀性。经复合神经网络预测,当电流密度为4 A/dm^(2)、喷射速度为6 m/s、SiC粒子浓度为8 g/L、磁场强度为0.8 T时复合镀层腐蚀失重最低,复合镀层的耐蚀性最好。通过镀层表征研究分析可知,该条件下镀层晶粒显著细化,镀层表面较平滑,SiC纳米粒子复合量高且分布均匀。

工艺参数对脉冲电沉积Ni-TiN纳米镀层微观组织和性能的影响

电沉积技术是一种方便、高效、低成本制备金属基纳米镀层的方法,其工艺参数直接决定金属基纳米镀层的微观组织及性能。为系统研究电沉积工艺参数对金属基纳米镀层表面形貌、显微组织、力学性能及耐磨损性能的影响规律,本实验采用脉冲电沉积制得Ni-TiN纳米镀层,并利用透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机研究了工艺参数对Ni-TiN纳米镀层的显微结构、显微硬度和性能的影响。结果表明,当电流密度为4A/dm^2时,Ni-TiN纳米镀层的显微硬度为984.7HV,TiN微粒复合量为8.69%(质量分数)。采用不同脉冲频率制得的Ni-TiN纳米镀层,其晶面原子呈现不同方向的面心立方晶格结构。当脉冲频率为200Hz时,Ni-TiN纳米镀层中Ni和TiN的平均粒径分别为87.2nm和34.6nm。当脉冲占空比为20%时,Ni-TiN纳米镀层的显微硬度为980HV,其平均磨损量为7.56mg/mm2。

脉冲电沉积参数对Ni-TiN纳米镀层耐蚀性影响

用脉冲电沉积技术制备Ni-TiN纳米镀层,用中性盐雾试验法腐蚀纳米镀层,后使用电化学工作站测试Ni-TiN纳米镀层的耐腐蚀性能,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对脉冲电沉积制得镀层显微组织结构进行测试分析,以此确定Ni-TiN纳米镀层制备过程中脉冲电沉积参数对该镀层耐腐蚀性的影响。结果表明:随电沉积电流密度增大,占空比增加,镀层中TiN粒子复合量先增大后减小,极化曲线中自腐蚀电位逐渐偏向正电位而后逐渐远离。在沉积电流密度为2.5 A/cm^2、占空比为50%时获得的纳米镀层在腐蚀试验通过SEM进行观察,此工艺参数下制备的镀层微观形貌表现更佳,耐腐蚀性最优。说明适宜的脉冲电沉积参数可显著提高Ni-TiN纳米镀层中TiN粒子的复合量和镀层的耐腐蚀性。经EDS分析证实,Ni-TiN纳米镀层的耐腐蚀性与镀层中TiN粒子复合量呈正相关。

灭茬刀具刃口表面制备Ni-Co-TiN复合镀层的组织与性能

为了提升灭茬刀具的表面硬度及耐腐蚀性能,进而延长其使用寿命,文中采用超声辅助喷射电沉积法在灭茬刀具常用45钢表面制得Ni-Co-TiN复合镀层。通过正交试验方法,确定镀层制备的最优工艺参数。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)测试镀层的微观结构、表面形貌、相结构及元素组成,并采用显微硬度计和电化学工作站对镀层显微硬度和耐腐性能进行测试。正交试验结果表明,Ni-Co-TiN复合镀层制备的最优工艺参数为:镀液喷射速度4 m/s,超声波功率120 W,TiN纳米粒子含量10 g/L,极间距8 mm。采用最优工艺参数制备的Ni-Co-TiN复合镀层,其镍晶粒尺寸得到明显细化,TiN粒子弥散分布于镀层中。该镀层的显微硬度高达489.82 HV,其自腐蚀电位为-0.342 V和自腐蚀电流密度为2.15×10^(-6)A/cm^(2)。

多场耦合参数对电沉积Ni-TiN纳米镀层性能的影响

利用多场耦合电沉积技术制备Ni-TiN纳米镀层,获得良好的高硬度、耐磨性好的复合镀层材料。研究多场耦合沉积的主要参数阴极电流密度、超声波功率和磁场强度对显微硬度、耐磨性的影响。结果表明,随镀液中磁场强度、阴极电流密度和超声波功率的增加,Ni-TiN纳米镀层中的显微硬度呈先增加后减小的变化趋势,而镀层的磨损量与之相反。多场耦合电沉积的最优工艺参数组合为阴极电流密度1.5 A/dm^2、超声波功率200 W、磁场强度0.6 T。在最佳工艺参数下制备的Ni-TiN纳米镀层表面粗糙程度较小,晶粒较细致,组织均匀度较好。

油管N80钢表面超声-激光熔覆Ni-TiN涂层的制备及性能

文中采用超声-激光熔覆在油管N80钢表面制备Ni-TiN涂层,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等研究不同超声功率对Ni-TiN涂层表面形貌、显微硬度、耐磨性能的影响。结果表明,当超声功率为300 W时,Ni-TiN涂层中固体陶瓷TiN粒径较小,其平均粒径为16.7μm。该涂层的镍衍射峰变得又低又宽,说明该涂层中的金属晶粒得到明显细化。此外,该涂层的显微硬度最大,其平均硬度为833 HV。当超声功率为0 W时,Ni-TiN涂层的摩擦系数最大,其平均值为0.57。当超声功率为300 W时,Ni-TiN涂层的摩擦系数最小,其平均值为0.42。

磁场辅助电沉积镍-纳米碳化硅复合镀层及其性能

采用磁场辅助电沉积法在低碳钢表面上制备了纯Ni镀层和Ni-纳米SiC复合镀层。镀液组成和工艺条件为:NiSO_(4)·6H_(2)O 285 g/L,NiCl_(2)·6H_(2)O 28 g/L,H_(3)BO_(3)25 g/L,十六烷基三甲基溴化铵80 mg/L,纳米SiC(平均粒径35 nm)0 g/L或7 g/L,pH 4.8,温度46℃,电流密度5.5 A/dm^(2),占空比30%,磁场强度0.2 A/m或0.4 A/m,时间30 min。对比了纯Ni镀层和Ni-纳米SiC复合镀层的组织结构、显微硬度和耐磨性,分析了磁场强度对镀层性能的影响。结果表明,在0.2 A/m磁场强度下所得Ni-纳米SiC复合镀层比相同磁场强度下制备的纯Ni镀层更均匀细致,显微硬度更高,耐磨性更强。增大磁场强度至0.4 A/m时,Ni-纳米SiC复合镀层的性能进一步提升。

电磁超声作用下Sn-9Zn钎料在SiC表面铺展分析

基于Comsol Multiphysics软件,通过建立电磁超声辅助钎焊模型,研究洛伦兹力作用下钎料Sn-9Zn在SiC陶瓷表面的铺展行为.结果表明,在电磁超声作用下,钎料表面出现塌陷并向外铺展,伴随着钎料表面出现振动现象,随后线圈下方的部分钎料断裂并飞溅,中心处钎料收缩.当线圈通入交变电流时,在周边感生出方向呈周期性转换的交变磁场.钎料内部洛伦兹力方向整体指向钎料外部,在钎料边缘处逐渐指向母材表面,线圈下方钎料所受水平和垂直方向的洛伦兹力高于其它部分,最高时分别为63.96和31.2 kN/m^(3),顶部钎料在洛伦兹力、压力差和"坍塌效应"的共同作用下,促进钎料铺展.

EFFECT OF SURFACTANTS ON Ni-TiN NANOCOMPOSITE COATINGS PREPARED BY ULTRASONIC ELECTRODEPOSlTION

Ni-TiN nanocomposite coatings were prepared by ultrasonic electrodeposition, and the effects of the surfactants on the coatings were investigated and the microstructure and micro rigidity of the coatings were characterized. Samples were also submitted to corrosion tests in 3% NaCl solution. The results showed that the surfactants had great effects on Ni-TiN nanocomposite coatings. The composite coatings prepared by ultrasonic electrodeposition with the surfactants were better than that of the coatings prepared without surfactants. The favorable properties of Ni-TiN nanocomposite coatings were prepared with the mixing of the non-ion and positive ion surfactants. The concentration of the mixing was 80 mg/L, and the ratio of the non-ion and positive ion surfactants was 1： 2.

液态Ga在石英玻璃表面的声致铺展行为

研究超声波工具头作用于液态Ga表面时,液态Ga在石英玻璃表面的铺展行为,并通过Comsol Multiphysics软件对液态Ga的流动过程和压力变化情况进行模拟分析.结果表明,液态Ga在铺展过程中初始阶段铺展缓慢,超声波作用时间为24 ms时液态Ga的铺展面积为2.754 cm^(2);超声波作用时间为72 ms时液态Ga的铺展面积迅速增大至5.459 cm^(2);超声波作用时间84 ms时达到平衡状态,铺展面积为5.508 cm^(2).铺展过程中,液态Ga表面可以观察到明显的空化泡和涟漪状波纹.施加超声波后,液态Ga内部压力在一个周期内发生变化,液态Ga顶部以负压为主,并且沿半径向圆心方向压力递增至正压,在超声波作用时间为1.7 ms时液态Ga内部压力以正压为主.在超声波作用下,液态Ga表面所受压力幅值自上而下逐渐减小,同时液态Ga在内部压力偏移量、Laplace压强差和“坍塌效应”的共同作用下铺展,最终形貌发生显著变化.