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摩擦喷射电沉积快速成型金属铜零件的表面形貌与力学性能

在喷射电沉积过程中加入硬质颗粒摩擦辅助装置，快速成型了金属铜零件；采用光学显微镜观察了铜零件的表面形貌，采用显微硬度仪对其硬度进行了测试，采用万能材料试验机对其抗压和抗拉强度进行了测试。结果表明：采用该方法可快速成型形状良好、表面平整、晶粒细小的零件；其硬度分布均匀，平均为353．28HV，抗压性能较好，强度为675MPa；x方向抗拉、屈服强度分别为390，372MPa；z向拉伸强度虽有所降低，但仍优于工业用冷轧铜的。

关键词: 铜 , 喷射电沉积 , 快速成型 , 硬质颗粒

点阳极射流电沉积中的枝晶分形生长

王桂峰 , 田宗军 , 黄因慧 , 刘志东 , 高雪松

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.09.002

利用建立的点阳极电沉积时枝晶分形生长模型,对圆形电解池点阳极电沉积二维枝晶簇的形貌进行了模拟.以点状金属镍为阳极,环状石墨为阴极,用自行设计的实验设备,采用射流电沉积的方法制备了二维的金属镍枝晶簇以验证模拟结果.结果表明:镍沉积层的形貌特征为具有分形结构的枝晶簇,这与模拟结果具有很好的相似性,表明该模型能够准确地表述圆形电解池点阳极电沉积时枝晶的生长过程,从而对枝晶分形生长的实验研究具有很好的指导意义.

关键词: 镍 , 分形 , 射流电沉积

摩擦电沉积快速成形新技术

朱本苓 , 刘志东 , 王桂峰 , 田宗军 , 沈理达 , 朱军

材料科学与工程学报

针对电沉积工艺中沉积层表面和边缘容易产生积瘤、毛刺等缺陷,在电沉积过程中加入了摩擦辅助装置,并与快速成形技术相结合,提出了一种基于离散/堆积原理的摩擦电沉积快速成形技术,用于简单、快捷、低成本地直接成形金属零件。通过快速成形金属铜制件试验表明：紧贴阴极表面的实时动态的撞击和摩擦,能有效地去除沉积层表面的吸附气泡和积瘤,获得表面平整光亮的电铸层;摩擦电沉积快速成形技术能够综合快速成形和电铸技术的优点,有效降低设备复杂度和零件成本,直接快速制造出形状复杂、结构致密、组织均匀的精密金属零件。

关键词: 电沉积 , 快速成形 , 摩擦 , 铜

喷射电沉积镍枝晶基础工艺研究

初晓辉 , 田宗军 , 黄因慧 , 刘志东 , 陈劲松 , 王桂峰

电镀与精饰 doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2008.03.003

利用喷射电沉积工艺制备镍枝晶.试验在大电流脉冲电源作用下,通过改变溶液流量、电流、沉积时间、喷嘴与阴极距离,观察沉积物形态,研究各个参数对电沉积的影响.结果表明,随着溶液流量变大,阴极上长高的枝状晶根数变少,宏观上更疏松;随着电流增大,沉积形貌由圆柱体逐渐向倒圆锥过渡;沉积速度开始较慢,逐渐增加,最后保持稳定;喷嘴与阴极距离都对沉积物形态产生明显影响,试验测出了一个中间距离,在这个距离附近,沉积形状最接近圆柱.

关键词: 喷射电沉积 , 枝晶 , 镍 , 电流

等离子喷涂纳米ZrO2复合陶瓷涂层冲蚀行为

高雪松 , 黄因慧 , 田宗军 , 刘志东 , 沈理达 , 王桂峰

材料热处理学报

以常规和纳米团聚体ZrO3-7wt%Y2O3复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了常规和纳米结构陶瓷涂层,并对其进行冲蚀实验,研究了涂层微观组织和性能对涂层抗冲蚀性能的影响,以及不同工艺参数下涂层冲蚀性能.用扫描电镜(SEM)和XRD分析了涂层组分和微观结构,同时利用显微硬度计对涂层的硬度进行了测试.结果表明,等离子喷涂纳米ZrO2涂层抗冲蚀性能明显高于常规ZrO2涂层.当冲蚀角为90°时冲蚀失重最大,表现为脆性冲蚀,随着速度的增大冲蚀失重也随之增加.等离子喷涂纳米ZrO2涂层由熔化区和部分熔化区组成,部分熔化区属微纳米结构,熔化区在沉积急冷和冲击应力的作用下会形成细晶,微纳米结构与细晶共同作用下的纳米陶瓷涂层的平均粒度将远远小于常规陶瓷涂层的平均粒度,使其硬度增加;微纳米区域在涂层中其局部晶界的强度特别高,裂纹难以沿着晶界扩展,起到了良好的增韧的作用,硬度和韧性的提高使涂层的抗冲蚀性能增强.

关键词: 等离子喷涂 , 纳米ZrO2涂层 , TC4合金 , 冲蚀

析氢对电沉积镍枝晶生长的影响

王桂峰 , 黄因慧 , 田宗军 , 刘志东 , 陈劲松 , 高雪松

电镀与涂饰

采用点电极电沉积的方法,在环形电解池中用自行设计的试验装置研究了不同电压和NiS04质量浓度时,析氢对电沉积金属镍枝晶二维生长行为的影响.研究发现,析氢对沉积产物的形貌影响显著,氢气的大量析出有利于枝晶产生分枝,使沉积物的形貌趋于致密.

关键词: 镍 , 电沉积 , 析氢 , 枝晶 , 生长 , 分形维数 , 形貌

射流速度对点阳极电沉积二维镍枝晶分形生长影响的数值模拟

宫凯 , 黄因慧 , 王桂峰 , 田宗军 , 刘志东

机械工程材料

基于有限扩散凝聚模型(DLA)建立了圆形电解池点阳极喷射电沉积枝晶分形生长的模型,模拟射流速度对点阳极电沉积二维镍枝晶分形生长的影响;采用圆形电解池点阳极射流电沉积方法制备了不同射流速度下的金属镍枝晶簇,并与模拟结果进行了对比.结果表明:模拟结果与试验结果具有一定的相似性;随着射流速度的增加,沉积产物金属镍枝晶的形貌均逐渐致密,因此利用此模型模拟射流速度对点阳极电沉积枝晶分形生长的影响是可行的;气泡对镍枝晶的生长行为具有显著影响.

关键词: 镍枝晶 , 喷射电沉积 , 分形生长 , 点阳极 , 射流速度

喷射电沉积中镍枝晶分形生长的数值模拟

田宗军 , 王桂峰 , 黄因慧 , 刘志东 , 陈劲松 , 高雪松

机械工程材料

基于有限扩散凝聚(DLA)模型建立了平行板电极喷射电沉积的模型,实现了对平行板电极喷射电沉积不同生长阶段的模拟;并以平行板金属镍为阳极,石墨板为阴极,制备了二维的金属镍枝晶簇,并将模拟结果与试验结果进行了对比.结果表明:在石墨基体上制备的镍枝晶簇与计算机模拟的结果非常相似,利用此模型模拟平行板电极喷射电沉积中枝晶的分形生长是可行的.

关键词: 镍 , 喷射电沉积 , 分形 , 枝晶

分形结构二维金属镍枝晶的制备与分析

王桂峰 , 黄因慧 , 田宗军 , 刘志东 , 陈劲松 , 高雪松

电镀与涂饰 doi:10.3969/j.issn.1004-227X.2007.11.001

以环形金属镍为阳极,石墨芯为阴极,利用点电极电沉积法制备了具有明显分形结构的二维金属镍枝晶;再以平行板金属镍为阳极,石墨板为阴极,用自行设计的试验设备,通过喷射电沉积法制备了准二维金属镍枝晶簇.采用计算机软件,求得点电极电沉积和平行板电极喷射电沉积所得沉积物的分形维数分别为1.556 387和1.753 856.两种电沉积方法都适用于金属枝晶的研究.点电极电沉积过程中,电流随时间的延长而逐渐增大;平行板电极喷射电沉积过程中,电压随时间的延长而逐渐降低.

关键词: 石墨 , 镍 , 枝晶 , 喷射电沉积 , 制备 , 分形维数

可控枝晶生长法制备二维多孔金属

王桂峰 , 黄因慧 , 田宗军 , 刘志东 , 高雪松

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.6.005

将分形几何与电化学原理相结合,编程模拟了射流电沉积中枝晶的分形生长.以平行板金属镍为阳极,石墨板为阴极,用自行设计的实验设备,通过定点喷射电沉积法制备了二维分形的镍枝晶,并采用扫描喷射电沉积法成功地改变了枝晶的分形生长,实现了枝晶的可控交织生长,进而制备了二维多孔金属材料.结果表明,扫描喷射电沉积是可以成功制备多孔金属,从而为高性能多孔金属材料的制备提供了一种全新的方法.

关键词: 镍 , 喷射电沉积 , 枝晶 , 分形 , 多孔

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