鐵鎳合金作為重要的軟磁材料,以其優(yōu)異的軟磁性能和力學(xué)性能,被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、通信行業(yè)等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)高性能鐵鎳合金的需求日益激增,許多研究人員把目光集中到研究新的鐵鎳合金制備工藝上。電沉積技術(shù)由于具有工藝簡(jiǎn)單,成本低,可控性高等優(yōu)勢(shì)是制備鐵鎳合金的重要方式,但是鍍層存在著針孔、麻點(diǎn)、裂紋和加工速率慢等缺陷,限制了鐵鎳合金材料性能的進(jìn)一步提高。多能場(chǎng)復(fù)合加工技術(shù)是提高材料性能的有效手段,而激光和磁場(chǎng)作為非接觸式加工,在與電沉積技術(shù)復(fù)合時(shí)能夠顯著提升制備的金屬鍍層的性能。本文提出通過在電沉積技術(shù)中引入激光和磁場(chǎng)制備鐵鎳合金的方法,搭建了激光輔助電沉積實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究了激光參數(shù)對(duì)鐵鎳合金鍍層的表面質(zhì)量、組織結(jié)構(gòu)和性能的影響;其次在激光作用的基礎(chǔ)上構(gòu)建了磁場(chǎng)-激光輔助電沉積試驗(yàn)平臺(tái),分析了增加磁場(chǎng)對(duì)鍍層表面質(zhì)量、組織結(jié)構(gòu)和性能的影響作用;最后在無(wú)激光輻照條件下研究磁場(chǎng)方向?qū)χ苽銯e-Ni合金的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.研究了激光和磁場(chǎng)輔助電沉積的作用機(jī)理。分析了金屬離子電沉積的基本理論,包括合金共沉積的條件和金屬離子反應(yīng)的電極過程;探討了激光輻照時(shí)熱效應(yīng)產(chǎn)生的溫升和微區(qū)攪拌... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鐵鎳合金的應(yīng)用Fig.1.1Applicationofiron-nickelalloy

激光和磁場(chǎng)輔助電沉積制備鐵鎳合金及其性能研究4圖1.2不同占空比下Fe-Ni合金表面形貌SEM圖[25](a)10%;(b)30%;(c)50%;(d)100%Fig.1.2SEMimagesofFe-Nialloysurfacemorphologyunderdifferentdutycycles(a)10%;(b)30%;(c)50%;(d)100%1.3激光輔助電沉積技術(shù)激光具有光斑小，能量聚集性好，抗干擾性強(qiáng)，相干性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠不與工件接觸而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的加工，被廣泛應(yīng)用于各類表面技術(shù)[31,32]，而激光輔助電沉積是一項(xiàng)利用激光的高能量改變輻照區(qū)域的電化學(xué)反應(yīng)過程來(lái)改善鍍層性能的技術(shù)。與常規(guī)電沉積技術(shù)相比，激光輔助電沉積技術(shù)具有沉積速率高、定域性好、沉積層與基體結(jié)合度高、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)[33-35]，對(duì)提高材料的性能具有十分重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。1977年，Gutfeld[36]首次發(fā)現(xiàn)電沉積時(shí)施加激光輻照可以明顯增大輻照區(qū)的電流密度，并通過施加激光作用成功實(shí)現(xiàn)了金屬圖案的無(wú)掩膜電沉積制備，之后其又相繼使用氬激光研究了激光對(duì)金、鎳、銅電沉積過程的增強(qiáng)作用，此后各國(guó)專家學(xué)者相繼對(duì)該技術(shù)展開了相關(guān)研究。Cristescu等[37]人對(duì)激光增強(qiáng)電沉積的作用機(jī)理進(jìn)行了研究，分析認(rèn)為晶粒的生長(zhǎng)速率與激光偏振方向有關(guān)，當(dāng)偏振方向與電場(chǎng)相互平行時(shí)促進(jìn)生長(zhǎng)，相互垂直時(shí)抑制生長(zhǎng)，且認(rèn)為溫升是影響生長(zhǎng)速率的次要因素，因?yàn)檩椪諈^(qū)的溫變不超過2℃。Kordas等[38]人進(jìn)行激光增強(qiáng)電沉積鎳實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，第一次掃描時(shí)，激光直接作用在基體表面，電子吸

激光和磁場(chǎng)輔助電沉積制備鐵鎳合金及其性能研究6尺寸減小，降低了內(nèi)部缺陷，改善了鍍層的組織結(jié)構(gòu)，提升了沉積質(zhì)量和材料性能。聶昕等[51]人通過檢測(cè)激光作用于溶液時(shí)產(chǎn)生的熱力作用，在實(shí)驗(yàn)層面上驗(yàn)證了熱力效應(yīng)對(duì)電沉積的改善作用。焦健等[52]人在進(jìn)行金屬基復(fù)合電沉積實(shí)驗(yàn)時(shí)引入激光輻照，研究發(fā)現(xiàn)，激光輻照能夠有效促進(jìn)鍍層中納米顆粒的分散，緩解納米顆粒對(duì)金屬離子的阻礙作用，增強(qiáng)液相傳質(zhì)過程，加快電沉積反應(yīng)速率，細(xì)化沉積層晶粒，提高沉積質(zhì)量，鍍層的顯微硬度增大，耐腐蝕性增強(qiáng)。圖1.3脈沖/連續(xù)激光輻照下電刷鍍Ni鍍層的顯微形貌[49](a)普通電刷鍍；(b)脈沖激光電刷鍍；(c)連續(xù)激光電刷鍍Fig.1.3MicromorphologyofNi-platedbybrushandcontinuouslaserirradiation(a)conventionalbrushplating;(b)pulsedlaserbrushplating;(3)continuouslaserbrushplating1.4磁場(chǎng)輔助電沉積技術(shù)磁場(chǎng)輔助電沉積技術(shù)就是指在磁場(chǎng)中進(jìn)行電化學(xué)沉積反應(yīng)的技術(shù)。磁場(chǎng)與電沉積技術(shù)相結(jié)合，利用磁場(chǎng)對(duì)帶電離子產(chǎn)生的力作用，綜合磁場(chǎng)技術(shù)和電沉積技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)[53]，能夠改善電化學(xué)反應(yīng)過程，減少沉積層缺陷，提高沉積層的性能，已經(jīng)成為提高材料性能的重要手段。在20世紀(jì)80年代，Dash等[54]人首次進(jìn)行了磁場(chǎng)輔助電沉積Cu-Al2O3復(fù)合鍍層的試驗(yàn)研究。隨后，該項(xiàng)技術(shù)成為了一項(xiàng)研究熱點(diǎn)，并取得了較大的研究進(jìn)展。磁場(chǎng)影響溶液性質(zhì)，李冠成等[55]人對(duì)比了磁場(chǎng)對(duì)純水和水溶液的不同影響，發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)降低了離子的水合程度，改變水溶液的粘度、電導(dǎo)率等性質(zhì)，對(duì)水溶液的影響更為顯著。張景雙等[56]人在制備鋅鎳鍍層時(shí)研究了外加磁場(chǎng)對(duì)鍍液分散能力和覆蓋能力的影響，磁場(chǎng)能夠提升溶液的分散能力和覆蓋能力，但是不同的磁場(chǎng)方向?qū)煞N能力的增強(qiáng)程度不同，垂直磁?

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3446209