真空电铸和阴极旋转电铸铁镍合金试验研究

发布时间：2017-08-11 04:13

  本文关键词：真空电铸和阴极旋转电铸铁镍合金试验研究

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【摘要】：以铁镍合金为代表的低热膨胀合金材料在航空航天、精密仪表、半导体封装等诸多领域应用广泛。基于电沉积原理的铁镍合金电铸工艺因其具有晶粒尺寸小、成分可调节、温度低、能耗小等优点,正在现代工业中发挥着不可比拟的作用。本文在传统电铸试验的基础之上,提出了真空电铸铁镍合金和阴极旋转电铸铁镍合金新工艺。具体完成的工作包括以下几方面:1.开展传统电铸铁镍合金试验,总结并分析传统电铸中电铸层易起皮开裂、铁含量低等问题。2.为进行真空电铸试验,搭建了真空电铸铁镍合金试验装置,包括电铸单元、真空度控制单元、阴极单元、阳极单元、温度控制单元等。通过变换电参数进行真空电铸铁镍合金工艺试验,利用多种现代分析手段对真空电铸制备的铁镍合金层的铁含量、微观结构、晶粒大小、显微硬度、线膨胀系数进行了检测与分析。研究表明:与传统电铸工艺相比,真空电铸工艺可以获得更好的表面质量,提高电铸层的铁含量,改善电铸层的微观结构,提高显微硬度,降低线膨胀系数。3.开展了阴极旋转电铸铁镍合金试验研究,通过改善电铸工艺条件制备了较大厚度的铁镍合金样件。探讨了电铸层的成分、微观组织、力学性能、热膨胀性能与电流密度、阴极转速等工艺参数的关系。研究发现该工艺制备的铁镍合金电铸层的铁含量与传统电铸和真空电铸铁镍合金层相比有明显提升,组织结构发生改变,力学性能以及热膨胀性能受电铸层的成分以及组织结构的影响。
【关键词】：铁镍合金 电铸 真空 阴极旋转 热膨胀
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ153.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 电铸技术原理及其工艺特点13-15
• 1.1.1 电铸技术的基本原理13-14
• 1.1.2 电铸技术的工艺过程及特点14-15
• 1.2 不同辅助手段对电铸过程影响15-19
• 1.2.1 搅拌15
• 1.2.2 超声15-16
• 1.2.3 磁场16-17
• 1.2.4 辅助摩擦17-18
• 1.2.5 超重力场18-19
• 1.3 铁镍合金电铸技术的发展现状19-20
• 1.4 课题研究的意义及主要内容20-21
• 1.4.1 课题研究的意义20
• 1.4.2 课题研究的主要内容20-21
• 第二章 合金电铸基本原理与铁镍合金电沉积机理探讨21-26
• 2.1 合金电铸基本原理21-24
• 2.1.1 合金电铸的基本理论21
• 2.1.2 合金电沉积的类型及特点21-22
• 2.1.3 合金电铸的影响因素22-23
• 2.1.4 电铸合金的性质23-24
• 2.2 铁镍合金共沉积机理的探讨24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 铁镍合金电铸试验初探26-36
• 3.1 传统电铸铁镍合金系统概述26
• 3.2 试验过程26-27
• 3.3 试验结果与分析27-32
• 3.3.1 电铸层表面质量27-29
• 3.3.2 电铸层的铁含量29-30
• 3.3.3 电铸层的热膨胀性能30-32
• 3.4 真空电铸和阴极旋转电铸的提出32-33
• 3.5 真空电铸原理33-34
• 3.5.1 真空电铸排除气泡原理33-34
• 3.5.2 真空沸腾电铸原理34
• 3.6 阴极旋转电铸原理34-35
• 3.7 本章小结35-36
• 第四章 真空电铸和阴极旋转电铸试验方法36-45
• 4.1 真空电铸铁镍合金试验系统36-38
• 4.1.1 电铸单元37
• 4.1.2 真空度控制单元37
• 4.1.3 温度控制单元37-38
• 4.2 阴极旋转电铸铁镍合金试验系统38-39
• 4.3 电铸试验准备与操作流程39-41
• 4.3.1 电铸溶液的选择及组成39-40
• 4.3.2 电铸试验材料准备与操作流程40-41
• 4.4 铁镍合金电铸层测试方法概述41-44
• 4.4.1 扫描电子显微镜（SEM）分析41-42
• 4.4.2 X射线衍射仪分析42
• 4.4.3 透射电子显微镜（TEM）分析42-43
• 4.4.4 显微硬度检测43
• 4.4.5 热膨胀性能检测43
• 4.4.6 抗拉强度检测43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 真空电铸铁镍合金试验研究45-57
• 5.1 引言45
• 5.2 真空电铸铁镍合金工艺试验结果与分析45-56
• 5.2.1 电铸层的表面形貌45-46
• 5.2.2 电铸层的铁含量46-48
• 5.2.3 电铸层的微观结构48-53
• 5.2.4 电铸层的显微硬度53-55
• 5.2.5 电铸层的热膨胀性能55-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第六章 阴极旋转电铸铁镍合金试验研究57-70
• 6.1 引言57
• 6.2 阴极旋转电铸铁镍合金工艺试验结果与分析57-69
• 6.2.1 电铸层的表面质量57-58
• 6.2.2 电铸层的铁含量58-61
• 6.2.3 电铸层的微观结构61-64
• 6.2.4 电铸层的力学性能64-67
• 6.2.5 电铸层的热膨胀性能67-69
• 6.3 本章小结69-70
• 第七章 总结与展望70-72
• 7.1 论文总结70
• 7.2 研究工作展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文77

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本文编号：654152