超声波电沉积制备Fe-Ni-Co合金箔

Fe-Ni-Co合金箔是过渡金属合金的一种重要类型,在储氢和磁性材料领域具有巨大的应用前景。本研究在氨基磺酸盐-氯化物电镀液体系中,采用电沉积法在纯钛基底上制备出铁基Fe-Ni-Co合金箔,考察pH值、温度、电流密度、超声波功率对Fe-Ni-Co合金箔的形貌、化学成分、晶体结构的影响。结果表明,当pH=2.0、温度为60℃、电流密度为50 mA/cm^(2)、超声波功率为45 W时,合金箔表面平整且气孔较少,杂质元素含量低,截面成分分布较均匀;合金是以Ni为溶剂、Fe和Co为溶质的置换型固溶体,为面心立方的γ-(Fe, Ni)相,硬度及耐腐蚀性能均较好。

挤压Mg-Y-Ni-Co合金的显微组织、加工性能及塑性变形行为

本工作通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和万能实验机对挤压Mg-2Y-0.5Ni-0.5Co(%,原子分数)合金的显微组织、加工性能和塑性变形行为进行了研究。挤压合金的显微组织主要由α-Mg、沿挤压方向分布的片层状和细小块状18R-LPSO相、MgY(Co,Ni)_(4)相以及晶粒内细条纹状的14H-LPSO相组成。拉伸测试结果显示,挤压合金具有良好的室温塑性,断裂延伸率均高于15%。随着温度的升高和应变速率的降低,合金的拉伸强度降低,而塑性增强。合金在300℃、1×10^(-3)s^(-1)和1×10^(-4)s^(-1)应变速率下断裂延伸率分别为117.87%和143.9%,具有准超塑性。通过构建的热加工图谱,优化出合金的稳定加工区间为温度275~300℃、应变速率10^(-4)~10^(-3)s^(-1)。挤压合金的变形行为随温度和应变速率的变化而改变,在低温(室温(RT)到200℃)和不同应变速率下,合金的变形机制以位错滑移为主;在高温(300℃)和低应变速率(1×10^(-4)s^(-1)和1×10^(-3)s^(-1))下,合金的变形机制为晶界滑移协调的位错滑移。

时效时间对Ti-50.8Ni-0.1Nb形状记忆合金组织和性能的影响

对Ti-50.8Ni-0.1Nb形状记忆合金进行了400℃+1~50 h时效处理,用透射电子显微镜、示差扫描量热仪和拉伸实验研究了时效时间对该合金显微组织、相变行为、形状记忆行为和拉伸性能的影响。结果表明,当时效时间由1 h延长到50 h时,400℃时效态Ti-50.8Ni-0.1Nb合金中Ti3Ni4析出相由细小颗粒状生长为粗大片状,冷却/加热相变类型由B2→R→B19'/B19'→R→B2型向B2→R→B19'/B19'→B2型转变(B2-母相,Cs Cl型结构;R-R相,菱方结构;B19'-马氏体,单斜结构),R相变温度由31.3℃增加到46.8℃,马氏体相变温度由-127.5℃增加到-10.3℃,马氏体相变热滞由131.7℃下降到57.2℃,R相变热滞在3.8~5.0℃之间变化。400℃+5~50 h时效态合金的抗拉强度较高,在1360~1385 MPa之间变化;400℃+1~10 h时效态合金的伸长率较大,在15%~17%之间变化。400℃+1 h时效态合金呈超弹性,400℃+5~50 h时效态合金呈形状记忆效应。

稀土Ce对Ni-Co镀层组织与性能影响创新实验设计与教学实践

以电化学沉积在“再制造”领域的应用为背景,设计了稀土Ce对Ni-Co合金镀层微观组织与性能的影响综合电化学实验。以电化学沉积理论为指导,以学生掌握Ni-Co镀层的制备、表征与性能测试方法为目的,以硫酸镍体系为主要原料,制备了Ni-Co合金镀层。利用扫描电子显微镜与能谱分析仪对镀层的微观组织和化学成分进行了表征,利用X射线衍射仪对镀层的相结构进行了分析,利用显微硬度计、摩擦磨损试验机与电化学工作站对镀层的显微硬度、耐磨性与耐蚀性进行了测试。本实验可以提升学生的基本实验技能,同时,实验涉及电化学、材料、机械等多学科交叉融合,在教学实施过程中可以提高学生的创新能力与科研素养。

固溶处理及工艺路径对Cu-Ni-Si-Co合金板材性能的影响

目的系统探究了不同固溶温度及不同冷轧时效工艺对C7035合金力学性能与导电性能的影响规律。方法针对C7035合金进行了不同温度的固溶处理,并进行了冷轧以及不同温度的时效处理。对比一次时效的力学性能与电学性能差异性,并优化工艺路径。选择性能较为优异的样品观察其微观组织以及析出相。结果提高固溶温度可显著提升一次冷轧-时效合金的硬度、强度以及导电性,其中性能较为优异的工艺参数为960℃固溶1 h、冷轧90%、450℃时效3 h,对应板材的维氏硬度、抗拉强度及导电率分别为241.2HV0.1、777 MPa、48.6%IACS。工艺优化后,较优异的工艺参数为960℃固溶1 h、冷轧90%、450℃预时效0.5 h、冷轧50%、450℃时效2 h,对应板材的维氏硬度、抗拉强度及导电率分别为252.8HV0.1、787 MPa、41.2%IACS。结论固溶温度越高,溶质原子溶入基体的数量越多,固溶后能观察到的第二相越少。960℃固溶后一次冷轧-时效的强度较高,与880℃固溶后一次冷轧-时效后相比,强度提高了约100 MPa,二次冷轧时效后,强度有进一步的提升。

辽-吉古元古代造山带杉松岗钴镍铜矿床Ni-Co超常富集成矿过程初探

镍和钴是我国紧缺关键金属矿产,对国民经济和社会发展具有重要战略意义。我国现有镍、钴资源储量匮乏,对外依存度极高。因此,立足国内,加强镍-钴成矿规律研究与找矿战略行动迫在眉睫。吉林省临江市杉松岗变沉积岩容矿型钴镍铜矿床位于辽-吉古元古代造山带东北段。有关该矿床Ni-Co的赋存状态、富集成矿期次与成矿规律等研究十分薄弱。本文通过对杉松岗钴镍铜矿床Ni-Co矿石和赋矿围岩开展显微结构观察、扫描电镜-能谱分析、矿物原位硫同位素分析和电子探针测试等系统研究,发现该矿床Ni-Co的富集成矿经历了多期多阶段复杂的变质变形和热液作用的叠加改造过程。其中,变质变形阶段以辉砷钴矿和黄铜矿等呈微细粒包体赋存于变质矿物中为特点;而热液阶段又可分为早期和晚期。早期热液作用以大量镍钴矿物(辉砷钴矿、硫镍矿和镍黄铁矿)伴生滑石化、白云石化和硅化蚀变为标志,为Ni-Co超常富集成矿的主成矿期,其硫化物的硫同位素分布范围集中(10.92‰~13.67‰),且与珍珠门组白云石大理岩内硫化物的δ^(34) S值接近,推断Ni、Co主要来自深部岩浆热液,即含矿流体向上迁移过程中强烈淋滤并萃取珍珠门组地层内的硫,最终在大栗子组地层发生硫化物沉淀并富集成矿。晚期热液作用主要沉淀铜铁硫化物(黄铜矿、磁黄铁矿和黄铁矿)和极少量钴镍黄铁矿、硫镍钴矿和镍黄铁矿,伴生方解石化、硅化和绿泥石化蚀变,硫化物的δ^(34) S值(6.53‰~8.59‰)与侏罗纪花岗岩体及同期的金等多金属硫化物矿床的硫同位素组成一致,表明晚期岩浆热液可能与古太平洋俯冲事件有关。杉松岗钴镍铜矿床Ni主要以硫镍矿和镍黄铁矿的形式赋存,次为钴镍黄铁矿和硫镍钴矿。Co主要以辉砷钴矿形式赋存,次为硫镍矿、镍黄铁矿、钴镍黄铁矿和硫镍钴矿。有关该矿未来Ni-Co找矿勘查设想,建议以滑石化和白云石化为主要找矿标志。结合前人研究成果,本文提出杉松岗钴镍铜矿床为沉积-变质变形-多期热液叠加改造的复合造山型钴镍铜矿床,原始的沉积和成岩作用为钴矿的初始预富集提供了重要的成矿条件与背景,古元古代碰撞造山与区域变质变形事件对Co的初始活化-迁移起着关键的控制作用,富Ni-Co的深部岩浆热液作用主导了Ni-Co的超常富集与成矿;而燕山期中酸性岩浆热液作用对Ni-Co富集矿段起到了肢解作用,故不利于Ni-Co的富集成矿。

电沉积制备Ni-Co-Ce复合镀层及其耐蚀性能研究

Ni-Co合金镀层具有较好的耐蚀性,多用于金属防腐,添加Ce可细化该合金镀层晶粒,提高组织致密性及耐蚀性。以船用钢EH40为基体,采用复合电沉积工艺在其表面制备Ni-Co-Ce合金镀层,并在3.5%NaCl溶液中对不同工艺条件下制备的镀层进行动电位极化曲线测试和电化学阻抗测试,评价其耐腐蚀性能。采用扫描电镜和X射线衍射仪对镀层的表面形貌和物相组成进行了分析。结果表明,镀层最佳电沉积工艺条件为硫酸铈浓度0.6 g/L,电流密度0.04 A/cm^(2),电沉积温度50℃;此条件下获得的镀层表面平整,自腐蚀电流和电位(绝对值)均最低,分别为3.694 5×10^(-6) A/cm^(2)和-0.534 V,电荷转移电阻最大,为889.81Ω·cm^(2),耐蚀性能最好。

冷轧变形对引线框架用Cu-Ni-Si合金硬度与导电性能的影响

对固溶态Cu-4.0Ni-0.5Si合金进行了不同变形量冷轧试验,采用维氏硬度计、涡流电导仪、SEM等研究了冷轧变形量对冷轧态、时效态Cu-Ni-Si合金的硬度、导电性及组织的影响。结果表明:经过冷轧变形后,Cu-4.0Ni-0.5Si合金的硬度得到明显提高,导电率有所下降。对不同变形量冷轧的合金进行450℃的时效处理,冷轧变形量越大,Cu-4.0Ni-0.5Si合金时效过程中合金元素析出越完全,合金的导电率越高,合金硬度达到峰值的时效时间就越短。80%冷轧+450℃×6 h时效的Cu-4.0Ni-0.5Si合金的导电率最高,为62.5%IACS。

放电等离子烧结Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料摩擦磨损性能研究

以Cu-15Ni-8Sn合金为基体,石墨为润滑剂,采用放电等离子烧结技术制备了Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机研究了复合材料的微观组织、物相组成和室温力学性能,通过球-盘式摩擦试验机测试复合材料的摩擦磨损性能,利用三维轮廓仪测量材料磨损体积,借助扫描电子显微镜对磨痕形貌进行表征.结果表明:向Cu-15Ni-8Sn基体材料中添加石墨后,材料的硬度明显降低;随着石墨含量的提高,复合材料的抗压强度逐渐降低.当添加质量分数为3%的石墨时,Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料的耐磨性最好,磨损率最小为3.0×10^(-6)mm^(3)/(N·m),其磨损机理主要以磨粒磨损为主.

基于CAFE模拟Cu-3Ni-0.96Si-0.15Mg合金的铸锭凝固组织演变

采用ProCast软件中CAFE(元胞自动机有限元法)模型模拟计算了Cu-3Ni-0.96Si-0.15Mg铸锭凝固过程中枝晶生长组织演变过程,并将预测的凝固组织与实验微观组织进行了对比,验证了模型的准确性。结果表明,模拟预测的凝固组织与实验基本一致,说明该模型可以很好地模拟实际凝固组织。然后,利用此模型模拟研究了过热度以及形核密度对铸锭凝固组织的影响。结果表明:增大形核率以及适当降低浇注温度可以明显细化晶粒,提高等轴晶区的占比,当过热度为20℃,最大形核密度为1×10^(9)m^(-3)时,铸锭凝固组织几乎为等轴晶组织,其等轴晶区占比达到92.34%。

基于机器学习的Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理晶粒尺寸预测

Cu-Ni-Co-Si合金在固溶处理后的晶粒尺寸会影响其服役性能。采用3种不同的机器学习方法——BP神经网络、随机森林、长短期记忆网络,分别建立了Cu-Ni-Co-Si合金固溶温度和固溶时间对固溶后晶粒尺寸影响的机器学习预测模型。对比分析3种不同机器学习模型的预测精度,发现BP神经网络模型预测精度最高,其平均相对误差为8.55%。随后采用遗传算法优化BP神经网络。结果表明,所建立的BPGA模型平均相对误差比BP神经网络模型降低了6.47个百分点,其平均相对误差为2.08%,能够有效地为Cu-Ni-Co-Si合金固溶处理工艺参数的选择提供指导。

非平衡Al-Ni-Co合金中十次准晶的结构分析与表征

本文主要利用原子分辨的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)成像技术与选区电子衍射(SAED)技术,对非平衡Al-Ni-Co合金中十次准晶的结构进行了表征,结果表明其基本结构单元除了包含平衡态Al-Ni-Co十次准晶超结构变体中的五次对称原子团,还具有非平衡Al-Ni-Co十次准晶中独有的对称性破缺原子团,是一种新的Al-Ni-Co十次准晶超结构变体。通过用不同的拼砌来描述该准晶结构,发现在急冷状态下对称性破缺原子团的存在导致了相子缺陷的产生,从而破坏了该准晶的长程有序性。通过安曼线和特征相子分析发现,该观察区域内安曼线分布无明显差异,特征相子分布无明显变化,反映出该区域准晶相的线性相子应变是单一的,这与平衡状态下十次准晶相结构特征完全不同。

制备工艺对Cu-15Ni-8Sn合金晶粒特征和力学性能的影响

对比了Cu-15Ni-8Sn合金铸态、均匀化退火态(850℃×8 h)、锻造态、固溶态(840℃×1 h)和时效态(400℃×6 h)的硬度、强度和伸长率变化规律,分析了不同工艺状态下合金的显微组织和断口形貌。结果表明:铸态合金的组织为发达的树枝晶;经均匀化退火后,枝晶组织消失,层片状组织完全溶于铜基体;均匀化退火态合金经锻造后,晶粒尺寸明显减小,平均晶粒尺寸从58.78μm减小到4.22μm,抗拉强度由395.39 MPa提高到659.50 MPa,细晶强化为主要强化机制;固溶态合金由于溶质原子的充分固溶,伸长率大幅提升到46.7%;进一步经时效处理后,抗拉强度提高到802.50 MPa。

元素添加对两步烧结W-6Ni-4Co合金组织和力学性能的影响

采用粉末冶金技术制备W-6Ni-4Co-2X(X=Nb、Ta、Hf、Mo、Ti)合金,研究添加Nb、Ta、Hf、Mo和Ti元素对W-6Ni-4Co合金组织和力学性能的影响。结果表明:W-6Ni-4Co-2X合金的显微组织主要由基体相(W相)和黏结相组成,且黏结相的种类和含量与烧结过程W相在黏结相(Ni,Co)中的溶解析出有关。W-6Ni-4Co-2Ta、W-6Ni-4Co-2Hf合金组织W晶粒呈不规则多边形,W-6Ni-4Co-2Nb、W-6Ni-4Co-2Ti合金组织W晶粒呈椭球形,并分散分布在黏结相中。W-6Ni-4Co-2Ta合金组织均匀、晶粒细小、W/黏结相界面结合良好,使其硬度、抗弯强度和屈服强度较高。W-6Ni-4Co-2Mo合金组织W晶粒呈网状排列,连续W骨架结构与延性黏结相协同降低了合金的应变硬化程度,使其具有较好的抗应变硬化性能。因此,向W-6Ni-4Co合金中添加合适的过渡金属元素是提高其力学性能的一种有效途径。

纳米晶块体Co-45Ni-10Cr合金在H 2SO 4溶液中腐蚀电化学行为

利用粉末冶金工艺制备常规尺寸(CS)Co-45Ni-10Cr合金粉末,再利用机械合金化法制备纳米尺寸(NS)Co-45Ni-10Cr合金粉末,采用真空热压技术得到相应的块体Co-45Ni-10Cr合金。腐蚀介质选择不同浓度的H_(2)SO_(4)溶液,利用电化学工作站分别测试两种Co-45Ni-10Cr(CS和NS)块体合金的自腐蚀电位、动电位极化曲线和交流阻抗谱,对比研究了两者腐蚀行为以及晶粒细化对于它们腐蚀行为产生的影响。结果表明:两种Co-45Ni-10Cr(CS和NS)块体合金的自腐蚀电位均随着腐蚀介质H_(2)SO_(4)溶液浓度增大而发生负移,腐蚀倾向逐渐加剧,同时腐蚀电流密度均增大,电荷传递电阻相应减小,因此腐蚀速度加快。此外,两种Co-45Ni-10Cr(CS和NS)块体合金的交流阻抗谱均为单一容抗弧,说明腐蚀速率均由电化学过程控制。与Co-45Ni-10Cr(CS)合金相比,Co-45Ni-10Cr(NS)合金的腐蚀速率减慢,表明纳米化后Co-45Ni-10Cr块体合金的耐腐蚀性能有所提高。

Ni-Co过渡金属化合物在超级电容器中的研究进展

Ni-Co过渡金属化合物相对于二元过渡金属氧化物具有更高的导电率和电化学反应活性位点,作为电极材料展现出了良好的速率性能和循环稳定性。Ni-Co过渡金属氧化物具有较大的比电容,但导电率较低,速率性能较差,所以在Ni-Co过渡金属的基础上掺杂S元素或碳材料,有利于增加电化学反应位点和氧化还原反应,从而提高复合材料的导电性、稳定性。本文以Ni-Co过渡金属为主,对其三元氧化物、三元硫化物、三元氧化物与碳材料复合改性研究进行了综述,并对未来Ni-Co过渡金属发展进行了展望。

深冷轧制变形对新型Ni-W-Co-Ta高密度合金显微组织与性能的影响

采用熔炼-浇铸-锻造流程制备新型Ni-W-Co-Ta高强度合金,并对Ni-W-Co-Ta合金经深冷轧制变形后的显微组织及力学性能演变规律进行表征。结果表明:随着变形量的增加,新型Ni-W-Co-Ta高密度合金中等轴晶粒沿轧制方向不断被拉长,同时产生大量的滑移带以协调剧烈的塑性变形,并最终形成纤维组织。变形量的增大导致位错密度急剧增大,位错交互作用显著加强,进而使晶粒尺寸细化至纳米量级;合金强度、硬度随着变形量的增加而显著提高,伸长率则急剧下降。断口形貌则由韧性断裂(未变形)向准解理-韧性混合型断裂转变(90%变形量)。

铜结晶器表面双脉冲共沉积制备Co-Ni-Ce防护镀层

为了提高铜结晶器的防护能力,延长其使用寿命,本文利用双脉冲在氨基磺酸体系下共沉积制备Co-Ni-Ce防护镀层,研究Co(SO_(3)NH_(2))2·4H_(2)O质量浓度、脉冲电流密度、电信号控制以及CeCl_(3)·7H_(2)O质量浓度等工艺参数对镀层硬度的影响。实验结果表明,最优工艺参数为Co(SO_(3)NH_(2))2·4H_(2)O质量浓度33.3 g/L,脉冲电流密度4 A/dm^(2),占空比40%,脉冲频率20 kHz,CeCl_(3)·7H_(2)O质量浓度2 g/L;硬度达到559.01 HV;Co-Ni-Ce镀层形貌致密,晶粒分布均匀。添加Ce以后,合金衍射峰择优取向由(111)向(200)转变,无金属单质相生成。

Al_(2)O_(3)浓度对柔性摩擦辅助电镀Ni-Co复合镀层性能的影响

利用柔性摩擦辅助电沉积在炮钢表面制备n-Al_(2)O_(3)/Ni-Co复合镀层,研究镀液中Al_(2)O_(3)浓度对Ni-Co复合镀层的组织结构和性能影响。结果表明,当Al_(2)O_(3)为5 g·L^(-1)时,镀层平均晶粒尺寸最小(9.6 nm),显微硬度最大(573.28 HV);腐蚀电化学研究表明,此时镀层自腐蚀电位正移至-0.304 V,自腐蚀电流较小(1.313μA·cm^(-2)),耐腐蚀性较好。

超音速微粒轰击时间对Ni-W-Co-Ta合金组织和性能的影响

采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对冷轧态Ni-W-Co-Ta合金进行表面纳米化处理,系统研究了恒定气体压力(1.0 MPa)条件下SFPB时间对冷轧态Ni-W-Co-Ta合金的表面完整性、微观组织及力学性能的影响。结果表明:SFPB处理后,新型Ni-W-Co-Ta合金表层形成一定厚度的梯度纳米结构,随着SFPB时间的延长,合金表面晶粒尺寸可细化至9.74 nm左右,相应的形变层深度、力学性能(强度、残余压应力、显微硬度)均呈现出增大趋势;当SFPB时间为120 s时,合金表面粗糙度最小的同时其力学性能指标达到峰值;SFPB时间继续增加至150 s后,合金表面出现数量众多的微裂纹,残余压应力松弛的同时相应的力学性能有所下降;SFPB处理前、后新型Ni-W-Co-Ta合金的伸长率无明显变化,断口形貌均呈现出典型的韧-脆混合型断裂特征。