镀Ni层对MnCuAl合金/430SS钎焊接头中金属间化合物的影响研究

母材与钎缝界面处的金属间化合物会降低MnCuAl阻尼合金与430不锈钢钎焊接头的结合强度,进而降低焊接结构的使用性能。采用在430不锈钢表面电镀Ni层后再进行钎焊的方法对有害的金属间化合物进行抑制,同时探究不同厚度Ni层对接头组织、金属间化合物的影响规律和机理。结果表明,镀Ni层与基体界面处无明显缺陷,镀Ni层能够与430SS母材良好结合。对于钎焊接头,未镀Ni时,在430SS侧界面处分布着γ-(Fe,Mn)固溶体层,在两侧的反应层与钎缝中心区之间均存在连续分布的IMC,且伴随着钎剂残留;电镀8μm Ni层时,焊后镀Ni层完全溶解,在430SS侧界面处仍分布着γ-(Fe,Mn)固溶体层,但接头中金属间化合物消失,且只有极少数钎剂残留;镀层为20μm时,焊后在430SS侧有一层残余镀Ni层,未发现γ-(Fe,Mn)固溶体层,金属间化合物消失,且未见钎剂残留。分析认为,当镀层厚度分别为8μm、20μm时,Ni层分别是通过合金化作用、阻隔作用抑制了金属间化合物的生成。

Al-不锈钢连接中的Ni层阻碍机理

用试验的方法研究了 Al-不锈钢 Ni/ Cu电刷镀过渡层钎焊中 Ni层的作用 ,并对 Ni层进行了机理分析 .对焊缝的界面作拉力试验、X射线衍射、能谱分析 (EDAX)和透射电镜 (TEM)等分析发现 ,镀层与钎料等各界面连接紧密 ,特别是钎缝与母材之间没有生成脆性的金属化合物 .说明面心立方结构的 Ni层能有效地阻挡 Al、Fe等原子扩散 ,钎缝与镀 Cu界面上虽然生成了少量的Al Cu3 ,但不影响焊缝的强度 ,接头的强度能达到 33.6

Ni层厚度对p-GaN/Ni/Au欧姆接触特性的影响

对p-GaN/Ni/Au欧姆接触特性与Ni金属层厚度之间的相关性进行了对比实验研究,利用XRD衍射结果与表面金相显微分析手段对Ni/Au双层金属电极在合金退火过程中的行为特性进行了细致探讨。分析结果表明:在Ni/Au电极结构中,由双层互扩散机制与NiO氧化反应机理决定,Ni层与Au层之间的厚度比率对p型GaN欧姆接触特性的优劣有重要影响,在Ni、Au层厚度相当时可获得最佳的p型欧姆接触。

Ni层在Al-不锈钢过渡层钎焊中的作用及其机理分析

通过实验的方法研究了 Al－不锈钢电刷镀 Ni/Cu过渡层钎焊中 Ni层的作用，并对 Ni层进行了机理分析。研究结果表明， Ni层能很好地起到阻挡 Al,Fe等原子扩散的作用， 界面上虽然生成了少量的 AlCu3，但不影响焊缝的强度，接头的强度能达到 33.6 MPa。

SAC305/Ni界面镀Ni层消耗及IMC生长规律

研究SAC305/Ni界面在260℃下液态保温、150℃下固态时效的镀Ni层消耗及界面IMC的生长规律。将数据拟合,建立液态保温、固态时效下镀Ni层消耗及界面IMC生长的数值模型。结果表明:焊点在液态保温条件下,停留时间从1 min到50 min,镀Ni层消耗量与停留时间t0.2217呈正比关系,界面IMC生长厚度与停留时间t0.3494呈正比关系。在固态时效条件下,时效时间从168 h到672 h,镀Ni消耗量与时效时间t1/2呈正比关系,界面IMC生长厚度与时效时间t1/2呈正比关系。与固态时效界面IMC生长相比,液态保温下的界面IMC生长更加迅速。为了减少镀Ni层的消耗,避免形成过厚的IMC层,准确控制液态停留时间是十分重要的。

热压制备Ni/Al微叠层复合板的协调变形行为和气压胀形成形性

为了制造NiAl合金复杂薄壁构件,采用真空热压法制备一种新型Ni/Al微叠层复合板(NAMCS)。基于不同温度的单向拉伸试验,研究Ni/Al微叠层复合板的力学性能。为了阐明Ni/Al微叠层复合板的单向拉伸协调变形机制,通过扫描电子显微镜对不同拉伸应变下的变形组织进行表征。结果表明,在5%应变、室温和300℃条件下,NiAl_(3)层和Ni_(2)Al_(3)层中形成了一些裂纹。在600℃和20%应变条件下,在NiAl3层观察到一些微孔。样品在78.7%的拉伸应变断裂时,Ni_(2)Al_(3)层也未出现裂纹,表现出良好的协调变形能力。Ni/Al微叠层复合板的高温自由气压胀形试验表明,600℃时其极限胀形比(极限胀形高度与凹模直径之比)达到33.3%,表现出良好的成形性。

喷射电沉积电流密度对Ni/Co多层膜性能影响研究

金属多层膜因具有较高的硬度与良好的耐腐蚀性,有望成为性能更为优越的保护性镀层材料。采用喷射电沉积技术在304不锈钢基体上制备了不同电流密度下的Ni/Co多层膜,分别对其微观结构、显微硬度和耐腐蚀性能等方面展开了研究。结果表明:在较高电流密度下的喷射电沉积中,多层膜内主要存在面心立方结构和密排六方结构的晶体,且随着电流密度升高,Ni/Co多层膜表面微观形貌逐渐均匀完整,晶粒逐渐细化。当电沉积电流密度为80 A/dm2时,Ni/Co多层膜的自腐蚀电流密度为5.428×10-7 A/cm2,显微硬度为525.4HV,显示出优异的机械性能与抗腐蚀性能。

Ni中间层镁/钛异种材料电阻点焊接头组织与性能

采用三相次级整流电阻焊机进行镁/钛异种材料电阻点焊实验,添加20μm纯Ni箔作为中间层,研究焊接工艺参数(焊接电流I、焊接时间t、焊接压力P)对点焊接头成形及力学性能的影响,及Ni对点焊接头界面组织的调控作用。结果表明:一定范围内,随着热输入量的增大,界面化合物层厚度及有效承载面积逐渐增大,接头承载能力提高,接头成形良好;当I=20.7 kA、t=20 cyc、P=7.63 kN时,获得接头最大拉剪载荷5.249 kN。镁/钛点焊接头界面组织成分由镁侧至钛侧依次为α-Mg、α-Mg+Mg_(2)Ni共晶组织、Ti_(2)Ni界面层、纯Ti,界面层组织呈中间厚两边薄的“山峰型”分布特点。

钛-钢复合板中Ni夹层对界面结合强度的影响

为了提高钛-钢复合板界面结合强度,本文提出在钛-钢之间加入Ni箔作为过渡层,采用真空轧制方法制备TA1-Ni-Q235复合板,研究了Ni中间层厚度及轧制温度对复合板组织及结合强度的影响。实验结果表明,Ni中间层可有效阻止Ti-Fe和TiC化合物生成,随着Ni中间层厚度增加,阻止C元素扩散作用加强,界面结合强度提高;随着轧制压下率的增加,界面结合强度提高;随着轧制温度的提高,界面化合物层厚度增加,界面结合强度下降,其中,Ti-Ni界面处形成Ti2Ni和TiNi化合物。

脉冲电沉积制备Cu/Ni多层膜及其力学性能

研究脉冲电沉积制备Cu/Ni多层膜的结构和力学特性与其制备方法、条件的关系。基于单槽法和双槽法,利用脉冲电沉积技术,通过不同沉积电位、沉积浓度和沉积温度等条件对Cu/Ni多层膜性能的影响进行探索和优化;使用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等表征方法分析Cu/Ni多层膜的单层膜铜镍原子比、表面形貌、截面形貌和晶相组成;用附着力性能测试和纳米压痕仪考察了两种Cu/Ni多层膜的附着力性能和力学性能。结果表明,膜层致密平整,结构清晰,硬度和弹性模量均随压入深度先增大后下降,最终硬度稳定在6.5 GPa,弹性模量稳定在100~125 GPa之间,说明脉冲电沉积技术可以实现具有良好附着力性能和力学性能的Cu/Ni多层膜的可控制备。

镀Ni层对钛/钢钎焊接头原子扩散行为的影响机制

针对钛/钢钎焊接头金属间化合物引起的焊缝组织性能恶化问题,通过对比试验,研究了母材匹配面镀Ni层对接头原子扩散行为、微观组织和力学性能的影响机制。结果表明:Ni层对Fe、Ti等元素扩散的阻碍作用程度上存在差异,这种差异性与Ni层在接头区域中的介入位置相关。Ni层阻碍作用改变了Fe、Ti等元素在接头各区域的原子浓度分布,减缓了原子之间的冶金反应程度,降低了脆性金属间化合物的生成量。Ni层的介入可使接头微观组织和力学性能得到有效改善。

Nb＋Ni中间层对Ti2AlNb与GH4169扩散连接接头组织与性能影响

在950～1100℃，20MPa，20～120min的工艺条件下，添加厚度均为10μm的Ni＋Nb为中间层，对Ti2AlNb与GH4169真空扩散连接工艺进行了研究。利用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）和X射线衍射（XRD）对接头截面和断口的成分和相组成进行了分析。结果表明，添加Ni＋Nb做中间层能实现Ti2AlNb与GH4169良好的连接。在GH4169与Ti2AlNb之间生成6层反应层，自GH4169侧依次为：Fe—Ni—Cr固溶体，Ni3Nb，Ni6Nb7，残留Nb层、Ti—Nb固溶体、高铌O相。在剪切试验中，接头沿Ni3Nb层与Nb层之间的Ni6Nb7层断裂。在1050℃，20MPa，40min工艺条件下，剪切强度达到最高，为460MPa。

Cu/Ni多层膜在多冲与压压载荷下的失效行为

采用磁控溅射技术在TC4钛合金表面制备Cu/Ni多层膜,利用多冲和动态循环压压试验装置对膜层的力学性能进行了评价,探讨了冲击条件、多层膜调制周期及结构等对多层膜失效行为的影响,比较了多层膜和单层Cu、Ni膜在多冲条件下的失效行为,以及多冲与循环压压载荷对多层膜失效行为的影响。结果表明:多冲法能够较好地表征Cu/Ni多层膜的结合强度、韧性、内聚强度。压压载荷作用下多层膜的失效主要表现为单一的开裂现象,因而压压法更适合评价膜层的韧性。采用合适的过渡层、离子辅助和基材加热方法可以获得高的多层膜强度和韧性;调制周期小于600nm的Cu/Ni多层膜的内聚强度、韧性及多冲承载能力高于Cu、Ni单层膜;调制周期小于200nm的多层膜呈现出明显的超硬度现象,且具有良好的强韧性能。

TC4表面等离子Ni改性层摩擦磨损研究

目的研究TC4表面等离子Ni改性层摩擦磨损情况,以提高航空用钛合金的使用寿命。方法以近等原子比Ti Ni二元合金作为源极靶材,利用等离子表面合金化技术在TC4表面制备Ni改性层,考察合金层的组织、成分、相结构以及硬度分布,分析Ni改性层和基体的摩擦学性能。结果 Ni改性层主要由Ti2Ni,Ti Ni,Ti等相组成,Ni原子数分数最高为18%;表面硬度高达625HV;改性后的摩擦系数与基体相近,磨痕宽度是基材的1/3。结论 TC4表面等离子Ni改性层耐磨性增加。

Cu／Ni多层膜强化机理的分子动力学模拟

运用分子动力学方法模拟了Cu/Ni薄膜结构在纳米压入和微摩擦过程位错的运动规律,探讨了薄膜结构中位错与界面的相互作用规律.结果表明:Cu/Ni多层膜结构中的层间界面会阻碍位错继续向材料内部扩展,阻碍作用主要来自于两个方面:界面失配位错网对位错运动的排斥阻力使其难以到达或穿过界面;由弹性模量差而产生的界面镜像力使位错被限制在Cu单层膜内运动.这种阻碍作用有利于提高Cu/Ni多层薄膜的力学性能.

用纯金属Ni作中间层扩散连接铝基复合材料

采用纯金属Ni作中间层扩散连接氧化铝颗粒增强铝基复合材料（Al2O3P／6061Al），探究了连接温度和保温时间对接头显微结构与力学性能的影响。结果表明，连接温度610～620℃时，连接区主要由Al3Ni和Ni在Al中固溶体组成，Al2Ni含量随连接温度升高、保温时间延长而减少；连接温度630℃时，连接区主要由Al2O3颗粒和Ni在Al中固溶体组成，Al2O3颗粒偏聚于接头中心。连接温度620℃、保温时间5～120min条件下，接头抗剪强度68-93MPa，断裂于连接区与母材界面；连接温度630℃、保温时间5～120min条件下，接头抗剪强度93-97MPa，断裂于增强相偏聚区。

添加Ni＋Nb中间层的钛合金与不锈钢扩散焊工艺研究

分别采用常规工艺和阶梯状工艺的方法,对添加Ni+Nb复合中间层的TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢真空扩散焊进行了研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)对接头的组织结构、元素分布进行了分析,测试了接头的力学性能并分析了断口形貌和元素分布。结果表明,通过添加Ni+Nb中间层成功阻止了Fe-Ti金属间化合物生成,接头界面过渡区组织自不锈钢侧依次为Fe-Cr-Ni固溶体、Ni-Nb反应层、剩余Nb及Nb-Ti固溶体。阶梯状工艺下接头的结合质量明显优于常规工艺下的接头,在阶梯状工艺上限温度900℃条件下接头抗拉强度达到了396MPa,断口分析表明,接头断裂于Ni-Nb形成的反应层,该反应层是由Ni3Nb和少量Ni6Nb7金属间化合物组成的混合层,为接头过渡区关键环节。

纳米金属陶瓷Ni-AlN复合层的超声-电沉积制备

采用超声-电沉积方法制备纳米金属陶瓷Ni—AlN复合层．研究了超声波机械扰动效用对电解液传质过程的作用，超声波空化效应对纳米粒子团聚的抑制作用，脉冲电参数对控制晶粒成核及生长的作用．采用优选工艺参数，在常用金属表面获得了由镍晶（20～60nm）和纳米粒子AlN构成的纳米级Ni—AlN复合镀层．镀层与基体结合比较牢固，结合力达到89N，厚度11～12μm，平均表面硬度达到HV606．

磁性多层膜CoFeB/Ni的垂直磁各向异性研究

应用磁控溅射法在玻璃基片上制备了以Pt为底层的CoFeB/Ni多层膜结构样品,通过测试样品的反常霍尔效应研究多层膜的垂直磁各向异性(perpendicular magnetic anisotropy,PMA),对影响多层膜垂直磁各向异性的各因素进行了调制.实验结果表明,多层膜的底层厚度、周期层中各层的厚度及周期数对样品的反常霍尔效应和磁性有重要影响.通过对样品各参数的逐步调制,最终获得了具有良好PMA的CoFeB/Ni多层膜最佳样品Pt(4)/[CoFeB(0.4)/Ni(0.3)]_3/Pt(1.0).经测试计算,该样品的各向异性常数K_(eff)为2.2×10~6erg/cm^3(1 erg/cm^3=10^(-1)J/m^3),具有良好的PMA性能,样品总厚度为7.1 nm,完全满足制备垂直磁结构材料的厚度要求,可进一步研究其在器件中的集成与应用.

界面结构对Cu/Ni多层膜纳米压痕特性影响的分子动力学模拟

金属多层膜调制周期下降到纳米级时,其力学性质会发生显著改变. Cu-Ni晶格失配度约为2.7%,可以形成共格界面和半共格界面,实验中实现沿[111]方向生长的调制周期为几纳米且具有异孪晶界面结构的Cu/Ni多层膜,其力学性质发生显著改变.本文采用分子动力学方法对共格界面、共格孪晶界面、半共格界面、半共格孪晶界面等四种不同界面结构的Cu/Ni多层膜进行纳米压痕模拟,研究压痕过程中不同界面结构类型的形变演化规律以及位错与界面的相互作用,获取Cu/Ni多层膜不同界面结构对其力学性能的影响特征.计算结果表明,不同界面结构的样品在不同压痕深度时表现出的强化或软化作用机理不同,软化机制主要是由于形成了平行于界面的分位错以及孪晶界面的迁移,强化机制主要是由于界面对位错的限定作用以及失配位错网状结构与孪晶界面迁移时所形成的弓形位错之间的相互作用.