連續(xù)纖維增強(qiáng)鎳電鑄制造技術(shù)研究.pdf

1、電鑄制造技術(shù)是一種利用電沉積原理制造金屬零件的精密特種加工方法，在航空、航天、兵器、電子等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。為了進(jìn)一步提高電鑄層強(qiáng)度，本文提出連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合電鑄制造技術(shù)，即將連續(xù)纖維摻雜進(jìn)復(fù)合電鑄層以制造高強(qiáng)度的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合電鑄層的一種技術(shù)，研究內(nèi)容及結(jié)論主要包括以下幾個(gè)方面：
　　一、制造了鎢絲（包括未電解拋光的黑鎢絲和電解拋光的白鎢絲）增強(qiáng)鎳復(fù)合電鑄層以及硼纖維增強(qiáng)鎳復(fù)合電鑄層，研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合電鑄層的顯微硬度、晶面擇優(yōu)取

2、向在纖維加入之后并沒有明顯改變，但是抗拉強(qiáng)度隨著加入纖維的體積分?jǐn)?shù)的增加而不斷升高。當(dāng)纖維體積分?jǐn)?shù)為40％時(shí)，黑鎢絲-鎳、白鎢絲-鎳、硼纖維-鎳復(fù)合電鑄層的常溫抗拉強(qiáng)度分別為1321 MPa、1292 MPa、1340 MPa。在200~600℃的中溫環(huán)境下，與純鎳電鑄層一致，纖維-鎳復(fù)合電鑄層的抗拉強(qiáng)度也隨著溫度的升高而明顯下降，但是纖維-鎳復(fù)合電鑄層的強(qiáng)度依然高于純鎳電鑄層的強(qiáng)度。
　　二、研究了纖維-基體的界面結(jié)合強(qiáng)度及其對

3、復(fù)合電鑄層抗拉強(qiáng)度的影響。使用單纖維拔出法測定了不同工藝條件下的硼纖維-鎳復(fù)合電鑄層的纖維-基體界面結(jié)合強(qiáng)度，并設(shè)計(jì)了一種簡單可行的試樣制備方法。研究發(fā)現(xiàn)電流密度和熱處理對硼纖維-鎳的界面結(jié)合強(qiáng)度具有較大的影響；結(jié)合強(qiáng)度的提高能夠顯著提升復(fù)合電鑄層的抗拉強(qiáng)度，并且隨著纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，提升效果越來越明顯。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)結(jié)合強(qiáng)度由12.49 MPa上升至30.12 MPa時(shí)，體積分?jǐn)?shù)為40%的硼纖維-鎳復(fù)合電鑄層的抗拉強(qiáng)度由1340

4、MPa上升至1671MPa。與白鎢絲相比，黑鎢絲在常溫下與鎳結(jié)合得更加緊密，因此雖然黑鎢絲強(qiáng)度不如白鎢絲，但是黑鎢絲-鎳復(fù)合電鑄層的常溫抗拉強(qiáng)度卻比白鎢絲-鎳復(fù)合電鑄層的常溫抗拉強(qiáng)度高。
　　三、在高速?zèng)_液與脈沖電流相結(jié)合的條件下進(jìn)行復(fù)合電沉積，制造了鎳晶粒尺寸最低為50 nm的纖維-納米晶鎳復(fù)合電鑄層。結(jié)果表明，納米晶不僅提高了電鑄鎳的強(qiáng)度，還提高了纖維-鎳的界面結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)而顯著提升了復(fù)合電鑄層的抗拉強(qiáng)度。當(dāng)鎳晶粒的尺寸細(xì)化至

5、90 nm時(shí)，試驗(yàn)制造的纖維體積分?jǐn)?shù)為40%的黑鎢絲-納米晶鎳復(fù)合電鑄層、白鎢絲-納米晶鎳復(fù)合電鑄層、硼纖維-納米晶鎳復(fù)合電鑄層抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值，分別為1652 MPa、1610 MPa、1680 MPa。纖維-納米晶鎳復(fù)合電鑄層在200℃時(shí)依然具有較高的強(qiáng)度，但是當(dāng)溫度升高至400℃時(shí)，由于納米晶迅速長大，其對復(fù)合電鑄層強(qiáng)度的提升作用已十分有限。
　　四、研制了連續(xù)纖維纏繞復(fù)合電鑄設(shè)備，并采用底部沖液與脈沖電流相結(jié)合的方式進(jìn)行