SG-XNY38 镍基电池解剖模型

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镍基高温合金的SEM和TEM研究

0引言材料的性能对于材料的应用有十分重要的作用，而不同材料具有不同的性能，有些还具有特异性，这样的差异与材料的物相、结构和成分等密不可分。

想要明确材料具体的物相、粒径、形貌、组分和结构等材料自身的性质，就要用到材料的表征。

在常规实验中，我们用到的方法有X 射线衍射分析，扫描电子显微镜分析（SEM ），透射电子显微镜分析（TEM ），BET 法比表面积分析，振动样品磁强计（VSM ）磁矩分析等。

[1-3]高温合金是一种广泛用于航空航天、能源、化工、船等领域的一类金属材料，具有显著的耐高温特性和高合金化程度，又被称为“超合金”。

高温合金主要以铁（Fe ）、钴（Co ）、镍（Ni ）为基，再加入少量的铬（Cr ）、钛（Ti ）等元素，故高温合金又可被分类为镍基高温合金、钴基高温合金和铁基高温合金。

镍基高温合金有很好的抗蠕变、抗压和抗屈服性能。

铁基高温合金的使用温度一般在750~780℃，远低于镍基高温合金。

钴基高温合金具有耐热性能很好特点，主要用于航空发动机和航天发动机。

但世界钴资源的稀少成为钴基高温合金广泛应用的一大阻碍。

[4-6]1实验原理1.1扫描电子显微镜（SEM ）扫描电子显微镜是一种先进的多用途仪器，能够获得高质量、高空间分辨率（1nm ）和详细的粒子视觉图像，主要的用途是观察材料的表面情况，提供表面形貌、成分、晶粒取向等信息。

其原理主要基于电子枪发射的电子束在试样表面作光栅状扫描，与样品原子核或核外电子之间的相互作用，引起的电子的散射，从而产生能够反映样品信息和特征的信号。

透射电子、二次电子（SE ）、背散射电子（BSE ）和俄歇电子为电子信号，特征X 射线、连续X 射线为电磁波信号，吸收电子、电子束产生的是电流信号。

[7]二次电子和背散射电子是我们常用的信号。

二次电子是指电子束与样品中原子的价层电子发生非弹性散射而辐射出的一类电子，带有较低的能量，一般从表层5-10nm 的深度范围内发射出来，分析深度在10nm 以内，对样品的表面形貌具有很高的敏感度。

电铸金刚石镍复合膜微观应力分析

电铸金刚石－镍复合膜微观应力分析　方莉俐1, 2 张兵临1 姚宁1(1. 郑州大学物理工程学院教育部材料物理重点实验室郑州 450052)(2. 中原工学院数理系郑州 450007)摘要：介绍了用X 射线衍射法(XRD)测量多晶体微观应力的基本原理，用单波法计算了电铸金刚石-镍复合膜的显微应变,并用扫描电镜(SEM )观察了该复合膜的表面形貌。

结果发现：在实验所用电流密度范围内(0.6-3.5 A/dm 2)，随着电流密度的增加，显微应变减小。

关键词：金刚石-镍复合膜显微应变 XRD SEM0 前言复合镀层是用电沉积或化学镀的方法使金属与固体微粒共沉积于基体材料表面而获得的表层复合材料。

复合电镀具有制备温度低、设备简单、产品多样、表面性能优越等特点[1]。

本文所报导的电铸金刚石-镍复合膜就是一种由复合电镀方法而制备的一种超硬材料复合膜，它主要用于超硬材料制品如刀具、磨具等。

电铸金刚石-镍复合膜作为一种超薄刀具可用于国民经济支柱产业——电子信息产业各种集成电路芯片及多种微电子器件划断和开槽的精密切割工具，具有切缝小、工件精度高、表面质量好、切削效率高等一系列优点。

为满足用户在被加工产品质量和切割性能方面的要求，切割工具必须具有高的尺寸和形位精度、足够高的刚性及强度、高的密度及组织均匀性。

而这些性质很大程度上决定于镀层中晶粒尺寸和微观应力，所以分析镀层中晶粒尺寸和微观应力对制备高质量电铸金刚石－镍复合膜具有重要意义。

本文采用X 射线衍射法(XRD)分析测量了我们所制备的该复合膜的微观应力，给出了阴极电流密度对微观应力的影响，为制备高质量电铸金刚石-镍复合膜提供了依据。

1 用X 射线衍射法测量多晶体晶粒大小和微观应力的基本原理多晶材料中的应力按其存在范围的大小可以分为宏观应力、微观应力、超微观应力三类。

宏观应力存在于整个工件较大区域内，使X 射线衍射线发生位移；微观应力存在于晶粒范围内，使X 射线衍射线变宽；超微观应力存在于晶界、滑移面、位错等更小区域中，使衍射线强度减弱。

原位还原法制备泡沫状金属镍

第41卷第3期2020年9月淮北师范大学学报（自然科学版）Journal of Huaibei Normal University(Natural Sciences)Vol.41No.3Sep.2020原位还原法制备泡沫状金属镍王岩玲，檀朝晖，陈高礼，王俊恩（淮北师范大学化学与材料科学学院，安徽淮北235000）摘要：泡沫状镍是一种孔隙率高、密度小的新型多孔金属.文章以醋酸镍为镍源，在水热釜中用水合肼原位还原生成泡沫镍.考察反应温度、反应物摩尔比和加入表面活性剂等条件对制备泡沫状金属镍的结构与形貌的影响.结果表明，随着反应温度、醋酸镍与水合肼的摩尔比的提高，泡沫状镍链的平均直径和晶粒尺寸同时增大.加入离子型表面活性剂能减小金属镍链的平均直径和晶粒尺寸，而加入非离子表面活性剂能增加链的平均直径和晶粒尺寸.关键词：水合肼；原位还原法；泡沫状金属镍中图分类号：G146.15文献标识码：A文章编号：2095-0691（2020）03-0033-060引言泡沫状金属镍是一种孔隙率高、密度小、比表面积大和孔隙直径可达毫米级的新型多孔金属［1］.泡沫镍具有流体透过性能好、消声能力强和机械性能好等优异性能［2］.目前，泡沫镍可以用来做Ni-M-H和Ni-Cd电池的电极材料.与普通电极材料相比，泡沫镍电极的孔隙率均匀性更好、工艺更简单、发展前景更加广阔［3-5］.同时，泡沫镍在加工冶炼、航空航天、环保净化、过滤和催化支架装置等方面也有广泛的应用.因此，泡沫镍的研究及应用得到越来越多的重视［6］.泡沫镍的制备方法有很多，应用最多的有发泡法、气相沉积法、电沉积法和溅射沉积法、电镀法［7］.发泡法是在粉末中加入发泡剂［4］，烧结时由于发泡剂的挥发，留下孔隙；电化学沉积法［5］是将电化学沉积在多空体上的金属，经烧结使沉积组分慢慢连接成整体，强度很高的高孔隙泡沫金属，孔隙度高，使用中可以填充更多的物质，如催化剂电解质等；电镀法通过电沉积工艺在聚氨酯泡沫塑料骨架上复制成泡沫金属［8-10］.以上这些方法都是利用辅助材料如气体、发泡剂或者固体填充材料等改变金属镍的凝固过程，而后采用物理或化学方法除去辅助材料.因此，这些方法都存在制备工艺复杂，难以控制泡沫镍的孔隙大小，环境污染，后处理工序较多等诸多问题［10-12］.原位还原法是在溶液中利用还原剂还原金属盐，制备泡沫的一种方法.该方法具有制备工艺简单、原料易得、条件温和等优点，且可得到孔隙率较高的泡沫镍［12-16］.本文采用水合肼还原醋酸镍来制备泡沫镍，通过调节反应温度、原料摩尔比和表面活性剂，制备出结构和性能优良的泡沫镍.1实验部分1.1泡沫镍的制备称取0.995g醋酸镍加入41.5mL去离子水中，搅拌10min，使其充分溶解.缓慢滴加5.4mL的水合肼（85%），继续搅拌30min后，转移至100mL带聚四氟内衬的水热反应釜中，160℃反应6h.自然冷却收稿日期：2020-05-29基金项目：安徽省高校优秀青年人才支持计划项目（gxyqZD2018048）作者简介:王岩玲（1978—），女，山西长治人，硕士，副教授，研究方向为电催化.通信作者：王俊恩（1979—），男，安徽濉溪人，博士，副教授，研究方向为能源催化转化.淮北师范大学学报（自然科学版）2020年后，产品分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次，60℃真空干燥箱中干燥12h.通过改变反应温度（120℃、140℃、180℃），原料摩尔比（醋酸镍与水合肼摩尔比分别为1/10、1/40），加不同的表面活性剂（聚乙二醇2000（PEG-2000）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB ）、十二烷基磺酸钠（SDS ）），不同反应物（硝酸镍、氯化镍），探究不同反应条件对反应产物的影响.1.2样品表征样品的物相分析由BRUKER D8ADVANCE X-射线粉末衍射仪（XRD ）测定，步长：0.02°，测试角度为20~80°.产物形貌在型号为Phenom ProX 扫描电子显微镜（SEM ）下室温进行观察，加速电压：10kV.2结果与分析2.1温度的影响泡沫状金属镍采用水热原位还原法制备，考察温度对产物结构的影响.首先，原料醋酸镍和水合肼的摩尔比（1/20）保持不变，分别制备反应温度为120、140、160和180℃时的样品，利用X-射线粉末衍射仪对产物的物相和晶粒大小进行表征（如图1）.从图1中可以看出44.5°、51.8°和76.4°3个明显的衍射峰，都归属于立方晶体结构的金属镍（PDF#65-2865），未发现其他衍射峰存在.这表明120~180℃温度范围内，水合肼都可成功还原醋酸镍得到金属镍.随着反应温度的增加，衍射峰增强，表明随着温度的增加，结晶度增加.同时，利用谢乐公式对金属镍的晶粒大小进行估算，120、140、160和180℃时样品中金属镍的晶粒大小分别约为23.1、25.7、27.8和30.8nm.可见，随着温度的升高，金属镍晶粒变大，这是由于在晶粒的生长阶段，水热温度的升高，增加小晶粒之间的碰撞几率.而小晶粒表面自由能较高，易于形成大的颗粒.图1不同温度下制备的泡沫镍XRD 图不同反应温度下的产物形貌分析如图2所示.所有温度下的产物均具有多级链状形貌，彼此交错连结形成多孔泡沫状结构，且链状结构由颗粒状或片状单元构成.反应温度为120℃（图2a ，b ）、140℃（图2c ，d ）、160℃（图2e ，f ）和180℃（图2g ，h ）时，样品链的平均直径分别为2.2、2.7、3.5和3.9μm.可见，随着温度的升高，链的平均直径逐渐增大.温度较低（120℃）时，链状结构主要由球状颗粒构成.140℃时，链状结构由球状和片状颗粒混合构成.温度升高至160℃和180℃，链状结构主要由片状单元构成，而且片状单元的厚度随着温度的增加明显增大，与XRD 的结果一致.34第3期王岩玲等：原位还原法制备泡沫状金属镍图2不同温度下制备的泡沫镍SEM 图（120℃（a ，b ），140℃（c ，d ），160℃（e ，f ），180℃（g ，h ））2.2反应物摩尔比的影响还原剂水合肼的量也是影响产物的结构和形貌的重要因素.选择反应温度为140℃，考察醋酸镍与水合肼的摩尔比分别为1/10、1/20和1/40条件下样品结构和形貌.图3给出了不同摩尔比时样品的XRD 图.图中只观察到金属镍的衍射峰，没有其它杂质衍射峰存在，说明在较大的摩尔比范围内，水合肼都能够成功还原醋酸镍制备金属镍.随着水合肼比例的增大，衍射峰的强度明显降低.利用谢乐公式对金属镍的晶粒大小进行估算，1/10、1/20和1/40时样品中金属镍的晶粒大小分别约为28.5、25.7和20.4nm.这可能是由于水合肼的浓度增加，成核数量增加，而醋酸镍的量固定，致使金属镍的晶粒变小，因而金属镍的衍射峰强度降低.图3醋酸镍与水合肼不同摩尔比时制备样品的XRD 图35淮北师范大学学报（自然科学版）2020年不同原料的摩尔比对产物的形貌也有较大影响.图4a ，b 为摩尔比为1/40时的样品的扫描电镜照片，样品具有分层多孔链状形貌，彼此交错连结形成多孔泡沫状结构，链状结构由小颗粒组成.链的平均直径约为2.0nm.当醋酸镍与水合肼的比例为1/20（图4c ，d ）时，样品的初级和次级结构形貌与1/40时相似，链平均直径增加为2.7nm.当原料的摩尔比变为1/10时，虽然样品的初级结构仍为分层多孔链状形貌，但是可以观察到，链状结构由片状单元组成，这和反应温度为160和180℃时制备样品的形貌一致.图4醋酸镍与水合肼不同摩尔比时制备样品的SEM 图（1/40（a ，b ），1/20（c ，d ），1/10（e ，f ））2.3表面活性剂的影响表面活性剂也是影响样品形貌和结构的重要因素.在温度为140℃，原料摩尔比为1/20的条件下，加入非离子聚乙二醇2000（PEG ）、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB ）和阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS ），考察表面活性剂的加入对样品结构与形貌的影响.3种表面活性剂的加入对产物的物相并未造成影响，XRD 谱图（图5）显示，3种产物依然是立方晶体结构的金属镍，未观察到其它杂质峰存在.其中，PEG 的加入导致样品的晶粒尺寸从25.7nm 增加为28.2nm ，而CTAB 和SDS 的加入，使样品的晶粒尺寸减小，分别为22.1nm 和23.4nm.图5加入不同表面活性剂制备样品的XRD 图36第3期王岩玲等：原位还原法制备泡沫状金属镍图6为加入3种表面活性剂后产物的SEM 图.3种表面活性剂的加入，对样品的整体形貌并未造成影响.3种样品依然为分层多孔链状形貌，链状结构均由小颗粒和片状单元构成.但是，CTAB 加入后的样品中混杂少部分的类球型颗粒.PEG 的加入导致链的平均直径由2.7μm 增加为3.2μm ，而CTAB 和SDS 的加入，使得样品中的链平均直径减小，分别为2.1μm 和2.5μm.可见，离子型表面活性剂的加入能够明显降低样品中链的平均直径，这是由于离子型表面活性剂在镍颗粒表面形成离子层，阻止金属镍颗粒的团聚，导致链的平均直径减小.图6加入不同表面活性剂制备样品的SEM 图（PEG （a ，b ），CTAB （c ，d ），SDS （e ，f ））2.4不同镍盐的还原另外，还考察了原料中镍源对产物的影响.分别用硝酸镍和氯化镍作为镍源，最终产物并未得到泡沫状金属镍，这可能是由于这2种镍源的水溶液呈酸性，酸性条件下水合肼还原性较弱，不能够将镍离子还原.3结论采用原位还原法，用水合肼还原醋酸镍成功地制备出泡沫状立方晶体结构的金属镍.泡沫状金属镍的链状结构由片状或颗粒状单元组成.反应温度升高，制得的泡沫状金属镍的链状结构平均直径增大，次级结构（片状或颗粒状单元）晶粒尺寸增加.醋酸镍与水合肼的摩尔比增大，制得的泡沫状金属镍链的平均直径和晶粒尺寸同时增加.加入表面活性剂对泡沫镍的结构也会有很大的影响，加入离子型表面活性剂能减小金属镍链的平均直径和晶粒尺寸，而加入非离子表面活性剂能增加链的平均直径和晶粒尺寸.另外，改变镍源（硝酸镍和氯化镍）后，未得到泡沫状金属镍，这可能是由于酸性条件下，水合肼的还原性较弱的原因造成的.参考文献：［1］WANG Wanren ，WANG Wenhua ，WANG Mengjiao.Facile in situ synthesis of hierarchical porous Ni/Ni （OH ）2Hybridsponges with excellent electrochemical energy-storage performances for supercapacitors ［J ］.Chemistry an Asian Journal ，2014，9（9），2590-2596.［2］惠志林，张景怀.泡沫镍的制备方法［J ］.稀有金属，1997（6）：48-51.［3］陈劲松，宫凯，黄因慧，等.新的多孔泡沫镍制备工艺［J ］.材料科学与工程学报，2010，28（5）：676-679.3738淮北师范大学学报（自然科学版）2020年［4］汤宏伟，陈宗璋，钟发平.泡沫镍的制备工艺及性能参数［J］.电池工业，2002（6）：315-318.［5］吴名扬，桑可正，曾德军，等.有机泡沫浸渍法制备泡沫镍的研究［J］.热加工工艺，2018，47（8）：63-65.［6］夏亦良，王亚男，王芳辉.硼氢化钠醇解制氢用泡沫镍载钴磷纳米花合金催化剂的研究［J］.黑龙江科学，2017，8（18）：8-13.［7］张景怀，惠志林，方政秋.泡沫镍的制备工艺与性能［J］.稀有金属，2001（3）：230-234.［8］张永锋，马玲俊，崔昭霞.泡沫镍吸声性能的研究［J］.噪声与振动控制，2001（2）：30-33.［9］李开华，罗江山，刘颖，等.泡沫镍制备中化学镀镍研究［J］.强激光与粒子束，2007（7）：1158-1162.［10］张榕芳，刘婧.泡沫镍的制备方法及技术工艺分析［J］.化工设计通讯，2019，45（3）：68.［11］陈劲松，杨建明，乔斌，等.电解液喷射沉积制备泡沫镍技术及其应用现状［J］.热加工工艺，2013，42（6）：5-7.［12］NI W，WU H B，WANG B.One-pot synthesis of ultra-light nickel nanofoams composed of nanowires and their transforma⁃tion into various functional nanofoams［J］.Small，2012，8（22）：3432-3437.［13］MIN B H，KIM D W，KIM K H，et al.Bulk scale growth of CVD graphene on Ni nanowire foams for a highly dense and elastic3D conducting electrode［J］.Carbon，2014，80：446-452.［14］LIU C，LI C，WANG W，et al.Facile synthesis of nickel nanofoam architectures for applications in Li-Ion batteries［J］.En⁃ergy Technology2017，5（3）：422-427.［15］FU Y，YANG Z，LI X，et al.Template-free synthesized Ni nanofoams as nanostructured current collectors for high-perfor⁃mance electrodes in lithium ion batteries［J］.Journal of Materials Chemistry A,2013，34（1）：10002-10007.［16］IWU K O，LOMBARDO A，SANZ R，et al.Facile synthesis of Ni nanofoam for flexible and low-cost non-enzymatic glu⁃cose sensing［J］.Sensors and Actuators B：Chemical,2016，224：764-771.Preparation of Foam-like Nickel Metal Via an In-situ Reduction MethodWANG Yanling，TAN Zhaohui，CHEN Gaoli，WANG Junen（School of Chemistry and Materials Science，Huaibei Normal University，235000，Huaibei，Anhui，China）Abstract：Foam-like nickel metal is a novel porous metal with high porosity and low density.The foam-like nickel was prepared via an in-situ hydrothermal reduction method using hydrazine hydrate as a reductant and nickel acetate as a nickel source.The effect of syntheses temperature，mole ratio of raw materials and add⁃ing of surfactants on the structure and morphology were investigated by XRD and SEM.The results showed that the average diameter and crystal size of the foam-like nickel metal increased with the increase of the syntheses temperature and mole ratio.The adding of ironic surfactant could decrease the average diameter and crystal size of the foam-like nickel metal，while the adding of nonionic surfactant could increase the aver⁃age diameter and crystal size of the foam-like nickel metal.Key words：hydrazine hydrate；in-situ reduction method；foam-like nickel metal。

单晶镍基合金[001]取向拉伸蠕变期间的有限元分析

单晶镍基合金[001]取向拉伸蠕变期间的有限元分析张姝;孟磊;田素贵;张静;苏勇【摘要】通过[001]取向的镍基单晶合金拉伸蠕变期间的组织形貌观察,确定合金的组织演化特征;采用三维应力应变有限元方法计算立方γ/γ′两相共格界面的von Mises应力分布,研究施加应力对合金中γ/γ′两相应力分布及γ′相定向粗化规律的影响.结果表明:施加拉应力可改变立方γ/γ′两相的应力分布,使不同晶面发生晶格收缩与扩张应变,其中,(100)和(010)晶面沿平行于应力轴方向产生晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al、Ti原子,是使其γ′相沿扩张晶格的法线定向生长成为类似筛网层状结构的组织演化规律.并进一步提出拉应力蠕变期间,发生元素扩散和γ′相定向生长的驱动力.【期刊名称】《沈阳化工大学学报》【年(卷),期】2010(024)004【总页数】7页(P349-355)【关键词】单晶镍基合金;组织演化;蠕变;有限元分析【作者】张姝;孟磊;田素贵;张静;苏勇【作者单位】沈阳化工大学,机械工程学院,辽宁,沈阳,110142;沈阳师范大学,软件学院,辽宁,沈阳,110034;沈阳工业大学,材料科学与工程学院,辽宁,沈阳,110870;沈阳化工大学,机械工程学院,辽宁,沈阳,110142;沈阳化工大学,机械工程学院,辽宁,沈阳,110142【正文语种】中文【中图分类】TG132.2在高温及拉/压应力作用下,γ′相沿某一特定取向发生明显的定向粗化是镍基单晶合金特有的现象,且其粗化取向、形态与施加载荷方向及γ/γ′两相的晶格错配度有关[1],负错配度合金在拉应力蠕变期间、正错配度合金在压应力蠕变期间,γ′相形成与应力轴垂直的 N-型筏状组织;而负错配度合金在压应力蠕变期间、正错配度合金在拉应力蠕变期间,γ′相形成与应力轴平行的 P-型筏状组织[2].Tien和 Buffiere等提出的位错模型,可解释γ′相的定向粗化规律[3-4].实际上,单晶合金中γ、γ′两相之间的错配应力及外加应力对错配应力分布的影响决定了γ′相组织演化的规律[5].采用有限元方法 (FEM)可模拟外加应力对合金中γ/γ′两相错配应力及应变能密度变化的作用规律,近而可分析合金在蠕变期间γ′相的演化规律及影响因素[6-7].尽管[001]取向单晶合金在高温拉伸蠕变期间γ′相的二维定向粗化行为已被广泛研究,但对单晶合金在高温拉应力蠕变期间γ′相的三维定向粗化行为,文献报道较少,特别是[001]取向单晶合金在高温拉应力作用下,γ/γ′两相界面错配应力分布的变化及γ′相定向粗化后在三维空间的存在方式仍不清楚.据此,本文对[001]取向单晶合金进行拉应力蠕变性能测试及组织形貌观察,研究[001]取向单晶合金在蠕变期间γ′相的演化特征,构造出筏状γ′相在三维空间的存在方式;并采用有限元方法,分析[001]取向单晶镍基合金中立方γ/γ′两相界面处的vonMises应力分布及晶格应变能变化规律,由此分析[001]取向单晶合金中γ′相的演化规律,试图为镍基单晶合金的开发与应用提供理论依据.采用选晶法,在高温度梯度真空定向凝固炉中,将成分为Ni-9.0Cr-5.0W-5.5Al-4.5Co-1.7Ti(质量分数)的母合金,制备成[001]取向的镍基单晶合金试棒,并在箱式电阻炉进行完全热处理,其热处理工艺为:1 250℃,4h,A.C+870℃,32 h,A.C.试验用合金具有负的晶格错配度,经完全热处理后,合金中立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中 (立方γ′相的体积分数为 65%),并沿<100>取向规则排列,考虑热膨胀系数后,测算出合金中γ/γ′两相在1 040℃的晶格错配度为δ =2(aγ′-aγ)/(aγ′+aγ)=-0.31%.测定晶体取向后,将试棒沿 (001)、(010)和 (100)晶面切取板状拉伸蠕变样品,试样的横断面为4.5 mm ×2.5 mm,标距为 15.0 mm.样品表面经机械研磨及抛光后,置入 G WT504型高温持久/蠕变试验机中,进行单轴恒载拉伸蠕变性能测试,将蠕变前及蠕变 50 h后的试样经抛光腐蚀后,在SEM下观察不同晶面的组织形貌,构建筏状γ′相在三维空间的存在方式,并采用有限元方法分析施加拉应力对立方γ/γ′两相界面晶格错配应力的影响,以研究合金在蠕变期间的演化规律. 经完全热处理后,单晶镍基合金的组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中 (照片略去).经1 040℃、137 MPa恒定载荷单轴拉伸蠕变 50 h后,合金的立方γ′相已转变成筏形结构,其不同晶面的筏状γ′相形貌如图 1所示.在(100)晶面γ′相形成的筏状取向与应力轴方向垂直,如图 1(c)所示,在 (010)晶面形成的筏状γ′相的取向仍与应力轴方向垂直,如图 1(d)所示,在两晶面形成的筏状γ′相沿 [100]和[010]方向生长长度相近,并呈现凹凸不平特征;而在 (001)晶面形成的筏状γ′相分别沿[100]和[010]方向相互连接,呈现类似筛网状结构,如图 1(b)中字母A标注所示.由此表明:在拉伸蠕变期间,[001]取向单晶合金中γ′相分别沿 [100]和 [010]取向扩散连接,致使其在(001)晶面形成类似筛网状筏形组织,γ基体相连续充填在筏状γ′相之间,以保持合金的高塑性.完全热处理后,立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体中的示意图如图 2(a)所示,拉应力蠕变后,γ′相沿垂直于应力轴方向的 (001)晶面形成类似筛网的层状结构,渐变过程如图 2(b)、(c)、(d)所示.试验用合金的组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,且具有负的晶格错配度.对立方γ/γ′两相单胞晶体的应力分析中认为,近γ/γ′两相界面的γ基体相承受压应力,而近界面的γ′相承受拉伸张应力,立方γ′相共格界面中心至边缘应变逐渐增加,具有较高的晶格错配应力梯度.无外加应力时,合金中立方γ/γ′两相共格界面受力对称,处于平衡状态.当沿[001]取向施加拉应力时,致使两相界面的应力分布发生变化,其应力分布的变化特征决定了合金中γ′相的定向生长取向.沿[001]取向施加拉应力时,立方γ/γ′两相单胞施加应力方向的示意图如图 3所示.由于三维空间的对称性,示意图选取立方γ′相与基体保持共格界面的八分之一,如图3(a)所示.立方γ/γ′两相的三维有限元网格如图 3(b)所示,图中深色区域为立方γ′相,浅色区域为γ基体相,其立方γ′相的体积分数约为 65%.在三维应力应变的有限元计算中,von Mises应力由初始热晶格错配应力及外加应力的叠加所组成[8-10],其值为:其中,σij是三维对称的应力分量,εij是对应的应变分量.该广义三维应力应变有限元分析,可较好地模拟小应变条件下实际晶体中的应力分布,该模型的约束条件为:在x=0处ux=0;在y=0处uy=0;在z=0处uz=0;在平面x=1、y=1和z=1上,所有的节点都有一共同的未知位移量,分别为ux、uy和uz.4.1 外加应力对立方γ/γ′两相应力分布的影响由于对称性,采用有限元方法计算出 (1/2)立方γ′相和(1/4)γ基体的 vonMises应力分布,如图 4所示.由图 4可以看出:当沿 [001]取向施加拉应力时,在立方γ′相的(100)和 (010)晶面有最大的 vonMises应力,其值为 259 MPa,而在(001)晶面有较低的 vonMises应力,其分布如图 4(a)所示.与其相邻的(1/4)γ基体相的 von Mises应力分布如图 4(b)所示.由图 4(b)可以看出:在 (001)晶面与 (010)和 (100)晶面的交角区域,由于错配应力较大,故有较大的 von Mises应力,其值为587MPa,在(001)晶面的 vonMises应力次之,其值为 524 MPa,而在 (100)和 (010)晶面有较小的 vonMises应力,为 337 MPa.与γ′相相比,γ基体相有较大的 von Mises应力,表明在施加应力期间,γ基体相发生较大的晶格应变.由于在γ、γ′两相的不同晶面有不同的 von Mises应力,因而不同晶面发生不同的晶格应变及应变能密度变化,其应变能密度变化可促使合金中发生元素的定向扩散和γ′相的定向粗化.应变能密度(U)为:沿图 4(a)的虚线截取剖面,得到立方γ′、γ两相在(100)晶面的二维 von Mises应力分布,示于图 5.图5(a)为γ基体通道中 vonMises等效应力的分布轮廓线.由图5(a)可以看出:在(001)和(010)晶面的交角曲面区域有较大的 vonMises应力值,与垂直基体通道比较,水平通道有较大的vonMises应力,其值约为 524 MPa,如图 5(a)中等值线 H所示,而在b点有最大的应力值为 587 MPa.在立方γ′相中的 von Mises应力分布如图5(b)所示.由图 5(b)可以看出:在垂直界面的a区域有较高的vonMises应力,其值为259MPa,在水平界面的b区域有较小的应力值 71MPa. 4.2 不同区域应变能密度变化在1 040℃施加应力对立方γ′相不同区域应变能密度(U)的影响如图 6所示.在区域a原晶格错配应力与施加应力同向,其叠加作用使应变能密度(U)近线性增加;而在区域b原晶格错配应力与施加应力反向,当施加较低拉应力时,其抵消作用使应变能密度无明显变化,当施加应力大于 50MPa后,随施加应力提高,应变能密度近线性增加.与b区域相比,a区域具有较大的应变能密度.由此可得出结论:不同区域的应变能密度变化导致元素发生定向扩散,并促使γ′相沿应变能较大的晶面定向生长.由此可以认为:在施加拉应力作用下,立方γ′相不同晶面可发生晶格收缩与扩张,(001)晶面发生晶格收缩可排斥较大半径的Al、Ti原子,而 (100)和 (010)晶面发生晶格扩张可诱捕较大半径的Al、Ti原子,促使其γ′相沿扩张晶格的法线定向生长成为类似筛网的层状组织.而 Co、Cr等γ基体相形成元素发生反方向扩散,是根据两相合金中溶质元素的平衡分配原理,γ′相定向生长排斥 Co、Cr元素所致;其中,不同晶面γ/γ′两相界面的应变能密度变化是促使发生元素扩散和γ′相定向粗化的驱动力.如图 1所示.4.3 元素扩散及γ′相定向生长的驱动力经完全热处理后,合金的组织结构是立方γ′相沿 <100>取向以共格方式嵌镶在γ基体中,立方γ′相的体积分数约为 65%.设立方γ′相边长尺寸为 2r(mm),基体通道的宽度为 0.5r(mm),若立方体单晶胞中沿 [100]、[010]和[001]取向各存在n个立方γ′相,则单晶胞中γ/γ′两相的总界面面积为 24n3r2(mm2).经拉应力蠕变后,[001]取向单晶合金中γ′相沿垂直于[001]取向形成类似筛网的层状组织,如图 1和图 2(b)所示.若类筛网层状γ′相的横截面厚度仍为 2r(mm),经简化处理后,立方体单晶胞类筛网层状γ′相的界面面积为 12.5n3r2(mm2),则组织演化前后,立方体单晶胞中γ/γ′两相界面面积的变化值为:设单位面积的界面能为Ω,则组织演化前后两相界面能的变化(ΔGs=-ΩdA)为负值,表明合金在蠕变期间的组织演化是自由能降低的自发过程,其界面能降低是促使合金中发生元素扩散及γ′相定向粗化的驱动力.实际上,高温蠕变期间随施加拉应力的增大,合金中发生的晶格应变增加,并有位错在基体中运动.这是由于位错的管道效应可加速元素的扩散及γ′相的定向粗化过程[11].如果认为外加应力引起的晶格应变能变化与晶体中原子间势能的变化幅度等价,则可用原子间势能的变化表示晶格应变能的变化[2],则施加应力使原子间势能、界面能及γ/γ′两相的错配应力变化是促使合金中发生原子扩散及γ′相定向生长的驱动力,可表示为:将各值代入上式,则:式中:A、B—常数;E—弹性模量;α0—未受外力时,合金中γ′、γ两相的平均晶格常数;σa—外加应力;σmis—错配应力.式中第 1项为施加应力致使合金中晶格应变能的变化,第 2项为组织演化前后的界面能的变化,第 3项为施加应力引起γ/γ′两相错配应力的变化.公式 (5)表明:随施加拉应力提高,合金中γ′相的弹性应变能增加,并使γ基体通道发生塑性变形,增加位错运动速率.这是由于位错的管道效应可加速元素的定向扩散及γ′相的定向粗化速率.实际上,γ′相的定向生长过程是γ′相侧向界面定向迁移的过程,其界面迁移力可用Eshelby能量张力公式表示[12],其表达式为:式中T—界面移动的牵引力,F—元素扩散的驱动力,(∂u/∂n)—弹性位移梯度.上式表明弹性应变能越大,γ′相的形筏驱动力及速率越大,这与文献[15]的结果相一致. (1)单晶合金在高温拉伸蠕变期间,γ′相沿垂直于应力轴方向形成类似筛网的层状组织.随着温度的增加,整个γ基体和γ′沉淀相内各节点的Mises应力也随之增加.外加应力改变了基体通道的应力分布,使得蠕变首先在Mises应力高的通道进行,即决定了γ′颗粒向Mises应力高的通道扩展.(2)在拉伸蠕变期间,立方γ′相中的 (001)晶面及γ基体相承受挤压力,可排斥较大半径的Al、Ti原子,在 (100)、(010)晶面产生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al、Ti原子,促使γ′相沿垂直于[001]取向定向生长成为类似筛网的层状组织.而Co、Cr等γ基体相形成元素发生反方向扩散,是根据两相合金中溶质元素的平衡分配原理,γ′相定向生长排斥 Co、Cr元素所致;其中,不同晶面γ/γ′两相界面的应变能密度变化是促使发生元素扩散和γ′相定向粗化的驱动力.[1] Feng H,B ierm ann H,M ughrabi puter S im ulation of the Initial Rafting Process of a N ickel-base Single-crystal Superalloy[J].M etall.M ater.Trans. A,2000,31:585-593.[2] Yu X ingfu,Tian Sugui,Du Hongqiang,et al.M icrostructure Evolution of a Pre-compression N ickelbase Single Crystal Superalloy during Tensile Creep [J].M ater.Sci.Eng.,2009,A506:80-86.[3] Buffiere J Y,IgnatM.A D islocation Based Criterion for the Raft Form ation in N ickel-based Superalloys Single Crystals[J].Acta M etall Mater,1995,43 (5):1791-1797.[4] Tien J K,Copley S M.The Effect of O rientation and Sense of Applied U niaxial Stress on theM orphology of Coherent Gamm a Prim e Precipitatesin Stress A nnealed N ickel-base Superalloy Crystals[J].M etall.Trans.,1971,2:543-553.[5] Pollock T M,A rgon A S.D irectional Coarsening in N ickel-base Single Crystals with H igh V olum e Fractions of Coherent Precipitates[J].A cta M etall.M ater.,1994,42(6):1859-1874.[6] Kuhn H A,B ierm ann H,U ngar T.A n X-Ray Study of Creep Deform ation Induced Changes of the Lattice M ism atch in theγ′-Hardened M onocrystalline N ickel-base Superalloy SRR99[J].A cta M etall. Mater.,1991,39:2783-2794.[7] B ierm ann H,StrehlerM,M ughrabi H.High-temperatureM easurem ents of Lattice Param eters and Internal Stresses of a Creep D eform ed M onocrystalline N ickel-base Superalloy[J].M etall.M ater.Trans.A,1996,27:1003-1010.[8] 田素贵,陈昌荣,杨洪才,等.单晶 N i基合金高温蠕变期间γ′相定向粗化驱动力的有限元分析[J].金属学报,2000,36(5):465-471.[9] 张姝,孟磊,田素贵,等.单晶合金中孔洞对蠕变行为的三维有限元模拟 [J].沈阳化工大学学报, 2010,24(1):52-57.[10]张姝,孟磊,田素贵,等.镍基单晶合金[011]取向γ′相筏形化的有限元分析 [J].沈阳化工大学学报,2010,24(2):152-159.[11]田素贵,张静华,杨洪才,等.单晶镍基合金拉伸蠕变期间γ′相定向粗化的特征及影响因素[J].航空材料学报,2000,20:1-7.[12]Eshelby J D.Elastic Inclusions and Inhom ogneities [J].Prog Solid M ech,1961,2:87-140.【相关文献】[1] Feng H,B ierm ann H,M ughrabi puter S im ulation of the Initial Rafting Process of a N ickel-base Single-crystal Superalloy[J].M etall.M ater.Trans. A,2000,31:585-593. [2] Yu X ingfu,Tian Sugui,Du Hongqiang,et al.M icrostructure Evolution of a Pre-compression N ickelbase Single Crystal Superalloy during Tensile Creep [J].Mater.Sci.Eng.,2009,A506:80-86.[3] Buffiere J Y,IgnatM.A D islocation Based Criterion for the Raft Form ation in N ickel-based Superalloys Single Crystals[J].Acta M etall M ater,1995,43 (5):1791-1797.[4] Tien J K,Copley S M.The Effect of O rientation and Sense of Applied U niaxial Stress on theM orphology of Coherent Gamm a Prim e Precipitates in Stress A nnealed N ickel-base Superalloy Crystals[J].M etall. Trans.,1971,2:543-553.[5] Pollock T M,A rgon A S.D irectional Coarsening in N ickel-base Single Crystals with H igh V olum e Fractions of Coherent Precipitates[J].A cta M etall.M ater.,1994,42(6):1859-1874.[6] Kuhn H A,B ierm ann H,U ngar T.A n X-Ray Study of Creep Deform ation Induced Changes of the Lattice M ism atch in theγ′-Hardened M onocrystalline N ickel-base Superalloy SRR99[J].A cta M etall. M ater.,1991,39:2783-2794.[7] B ierm ann H,StrehlerM,M ughrabi H.High-temperatureM easurem ents of Lattice Param eters and Internal Stresses of a Creep D eform ed M onocrystalline N ickel-base Superalloy[J].M etall.M ater.Trans.A, 1996,27:1003-1010.[8] 田素贵,陈昌荣,杨洪才,等.单晶 N i基合金高温蠕变期间γ′相定向粗化驱动力的有限元分析[J].金属学报,2000,36(5):465-471.[9] 张姝,孟磊,田素贵,等.单晶合金中孔洞对蠕变行为的三维有限元模拟 [J].沈阳化工大学学报, 2010,24(1):52-57.[10]张姝,孟磊,田素贵,等.镍基单晶合金[011]取向γ′相筏形化的有限元分析 [J].沈阳化工大学学报,2010,24(2):152-159.[11]田素贵,张静华,杨洪才,等.单晶镍基合金拉伸蠕变期间γ′相定向粗化的特征及影响因素[J].航空材料学报,2000,20:1-7.[12]Eshelby J D.Elastic Inclusions and Inhom ogneities [J].Prog Solid M ech,1961,2:87-140.Microstructure Evolution and FEM Analysis of[001]O rientation Single CrystalNickel-based Superalloy During Tensile CreepZHANG Shu1, M ENG Lei2, TIAN Su-gui3, ZHANG Jing1, SU Yong1(1.Shenyang U niversity of Chem ical Technology,Shenyang 110142,China; 2.Shenyang N orm al University,Shenyang 110034,China; 3.Shenyang University of Technology,Shenyang 110870,China)AbstractBy means of the tensile creep property m easurem ent of[001]orientationed single crystal nickel-based superalloy and microstructure observation,the characteristics of microstructure evolution are determ ined.U sing the stress-strain finite elem ent method(FEM)for calculating the von Mises stress in the coherent interface of thecubicγ/γ′phases,the influence of the applied stress on the stress distribution of the cubicγ/γ′phases is investigated for validating the regularity ofγphase directional coarsening.Results show that the distribution of the vonM ises stress in thecubicγ/γ′interfaces m ay be changed by the applied stress,and different crystal lattice contraction and expansion strain of surface occur,in w hich,the lattice expanding strain on(100)and(010)planes under the action of the applied stress m ay trap the A l,Taatoms with bigger radius to prom ote the directional grow th ofγ′phase along the norm al direction of the expanding lattice,after the alloy cre pt is identified as theγ′phase transform ed into the layer-structure along the direction perpendicular to the stress axis.This is thought to be the regularity of γ′phase directional coarsening during creep of the alloy,furtherm ore,proposing the driving force of the elem ents diffusion and directional coarsening ofγ′phase.。

镍基单晶高温合金的典型蠕变寿命模型

镍基单晶高温合金的典型蠕变寿命模型李逸航;陈思远;孟凡武【期刊名称】《金属世界》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】4页(P26-28,31)【作者】李逸航;陈思远;孟凡武【作者单位】首都师范大学附属中学,北京 100037;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京 100083;北京理工大学机械与车辆学院,北京 100081【正文语种】中文内容导读镍基单晶高温合金具有一定的高温强度、良好的抗氧化、抗热腐蚀、抗冷、热疲劳性能，并有良好的塑性和焊接性。

镍基单晶高温合金作为航空发动机涡轮叶片的重要材料，其力学性能对航空发动机有着重大影响，研究其疲劳寿命具有重要意义。

镍基单晶高温合金蠕变疲劳损伤及寿命预测一直是国内外学者研究的重点。

文章基于蠕变疲劳理论和国内外研究情况，阐述了稳态蠕变本构关系和θ映射蠕变模型，介绍了几种典型的镍基单晶高温合金的蠕变疲劳寿命模型。

文章分析指出，当前在工程应用中主要采用单晶合金的蠕变疲劳宏观模型，而微观模型的研究还处于探索阶段，建议用微观模型建立蠕变寿命预测方法，分析微观理论机制，有望提高预测精度与蠕变寿命。

20世纪80年代开始，镍基单晶高温合金在发动机上的广泛应用促进了世界各国航空发动机迅速发展，被誉为是航空发动机发展的重大技术之一[1]。

镍基单晶合金因其具备卓越的高温性能而广泛应用于发动机的热端部件。

对于发动机内部高温旋转部件而言，高温离心负荷作用下的蠕变变形和蠕变断裂是其设计限制条件[2]。

因此，国内外很多学者研究了单晶叶片的蠕变损伤。

目前单晶合金的蠕变疲劳宏观模型在工程中得到了广泛应用，但微观模型的研究不仅更加精确，而且更具物理意义。

本文主要介绍国内外关于单晶合金蠕变-疲劳寿命评估方法的研究进展，并对实验预测结果进行了比较。

稳态蠕变本构关系金属蠕变是指金属材料在静应力作用下，即使作用稳态应力足够小，只要作用时间足够长，应变依旧变大的现象。

金属疲劳通常指的是在交变载荷作用下金属发生破坏的现象，而蠕变疲劳通常指的是黏弹性材料承受交变载荷作用时的疲劳[3]。

稳定超疏水镍基涂层的制备及其耐蚀性

第52卷第12期表面技术2023年12月SURFACE TECHNOLOGY·379·腐蚀与防护稳定超疏水镍基涂层的制备及其耐蚀性宋政伟1，黄志凤2，谢治辉2*，丁莉峰1，张胜健1，徐克瑾1，张学元3（1.太原工业学院，太原 030008；2.西华师范大学化学合成与污染控制四川省重点实验室，四川南充 637002；3. GAMRY公司，美国宾夕法尼亚州 18974）摘要：目的在金属表面制备稳定的超疏水镍基涂层，以提升金属的耐蚀性。

方法通过电沉积方法先后在金属表面获得具有微纳结构的多孔镀镍层和聚硅氧烷层。

通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测定仪、电化学工作站等对涂层的形貌、成分、疏水性和耐蚀性进行表征。

结果乙二醇的添加能够促进电镀镍时阴极氢气的析出，当乙二醇的添加量为50.0~100.0 mg/dm3时，形成了均匀相互连接的多孔镍镀层；在水解后的硅氧烷溶液中、-1.5 V电压下沉积3.0 min，可形成具有自清洁性能的超疏水膜层，其表面水接触角达到(159±1)°。

在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中，涂层的腐蚀电流密度约为3.6×10-8 A/cm2，与未修饰的镍镀层相比降低了3个数量级；低频阻抗模值|Z|0.01 Hz为2.0× 106Ω·cm2，与未修饰的镍镀层相比，提升了3个数量级；在磨损实验后，涂层的微纳米结构依旧存在，保持着超疏水能力，其腐蚀电流密度和|Z|0.01 Hz分别为5.3×10-8 A/cm2和1.3×106Ω·cm2，说明经磨损后涂层依然具有较好的耐蚀性。

结论通过电沉积和硅氧烷修饰制备的超疏水复合涂层具有稳定超疏水性和优良耐蚀性，能够为基底金属提供良好的防护。

关键词：电镀镍；超疏水涂层；耐蚀性；多孔镍；微纳米结构中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)12-0379-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.12.032Preparation and Corrosion Resistance of RobustSuperhydrophobic Nickel-based CoatingSONG Zheng-wei1, HUANG Zhi-feng2, XIE Zhi-hui2*, DING Li-feng1,ZHANG Sheng-jian1, XU Ke-jin1, ZHANG Xue-yuan3(1. Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan 030008, China; 2. Sichuan Provincial Key Laboratory of ChemicalSynthesis and Pollution Control, China West Normal University, Sichuan Nanchong 637002, China;3. Gamry Instruments, Warminster Pennsylvania 18974, USA)ABSTRACT: In nature, the corrosion of most metals is universal and spontaneous, so adequate protection must be carried out for metals in use. The coating is one of the most common ways to metal corrosion, such as metal coating, conversion coating, oxidation coating and superhydrophobic coating. Among these protective coatings, the corrosion metal superhydrophobic coating has great application potential in metal protection. The formation of a layer of air as a barrier between a收稿日期：2022-11-07；修订日期：2023-02-16Received：2022-11-07；Revised：2023-02-16基金项目：国家自然科学基金（52271073）；山西省大学生创新创业训练项目（2022）Fund：National Natural Science Foundation of China (52271073); College Student Innovation and Entrepreneurship Training Program of Shanxi (2022)引文格式：宋政伟, 黄志凤, 谢治辉, 等. 稳定超疏水镍基涂层的制备及其耐蚀性[J]. 表面技术, 2023, 52(12): 379-389.SONG Zheng-wei, HUANG Zhi-feng, XIE Zhi-hui, et al. Preparation and Corrosion Resistance of Robust Superhydrophobic Nickel-based Coating[J]. Surface Technology, 2023, 52(12): 379-389.*通信作者（Corresponding author）·380·表面技术 2023年12月superhydrophobic metal substrate and liquid provides remarkable opportunities in corrosion resistance of metal compounds.However, the poor stability of the superhydrophobic coating limits its wide range of applications. This paper aims to prepare robust superhydrophobic nickel-based coatings on a metal surface to improve corrosion resistance.The brass sheet was cut into a rectangle of 20 mm⨯20 mm as the substrate. A composite coating including a micro/nanostructured porous nickel-plated layer and a polysiloxane layer was prepared on the brass surface via a three-step deposition protocol. In the first stage, the nickel-plated layer with a microporous structure was formed on the brass surface by electroplating in a nickel-plating bath with the addition of ammonium chloride and ethylene glycol. After that, the sample was electrodeposited in another nickel-plating solution containing crystal regulator ethylenediamine hydrochloride to form a sea urchin-like nickel layer. Finally, a polysiloxane layer was deposited on the surface by electrodeposition to obtain a coating with durable superhydrophobic properties. The morphology, composition, hydrophobicity, and corrosion resistance of the coating were characterized with a scanning electron microscope (SEM), an X-ray powder diffractometer (XRD), an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), a contact angle tester, and an electrochemical workstation. The mechanical stability of the prepared superhydrophobic coating was characterized by a linear wear test on an 800-grit sandpaper with a 200.0 g weight load.The results showed that the adding ethylene glycol in a nickel-plating bath promoted the evolution of hydrogen in the cathode during electroplating, and a uniformly connected porous nickel coating was formed when the addition amount of ethylene glycol was 50.0-100.0 mg/dm3. After two-step nickel electroplating, a nickel layer with a sea urchin-like structure was formed on the brass surface. A self-cleaning and superhydrophobic layer with a water contact angle of (159±1)° was formed by electrodeposition in the hydrolyzed silane solution under a voltage of -1.5 V for 3.0 min. In the 3.5% NaCl solution, the corrosion current density of the as-prepared composite coating was about 3.6×10-8 A/cm2, reduced by three orders of magnitude compared with the unmodified nickel coating. Additionally, the impedance modulus at a low-frequency (|Z|0.01 Hz) was around2.0×106Ω·cm2, increased by three orders of magnitude compared with the unmodified nickel coating.After the wear test, the micro/nanostructured surface existed, which kept the superhydrophobicity of the coating (contact angle above 150°). Besides, the corrosion current density and |Z|0.01 Hz of the composite coating after wear were 5.3×10-8 A/cm2 and 1.3×106Ω·cm2, respectively, indicating that good corrosion resistance of the coating was remained.The as-prepared superhydrophobic composite coating by simple electrodeposition and silane modification has a robust superhydrophobic capability and excellent corrosion resistance, which provides good protection for the substrate metal.KEY WORDS: electro-plating nickel; superhydrophobic coating; corrosion resistance; porous nickel; micro/nano structure腐蚀是导致金属失效的主要原因之一，据统计，腐蚀每年造成的直接经济损失占国内生产总值的3%左右[1]。

SG 砂轮磨削镍基合金GH4169 砂轮磨损机理与磨削性能的实验评价

表面技术第50卷第12期SG砂轮磨削镍基合金GH4169砂轮磨损机理与磨削性能的实验评价黄保腾１，张彦彬１，王晓铭１，陈云2，曹华军3，刘波4，聂晓霖5，李长河１（1.青岛理工大学机械与汽车工程学院，山东青岛 266520；2.成都工具研究所有限公司，成都 610500；3.重庆大学机械工程学院，重庆 400044；4.四川明日宇航工业有限责任公司，四川什邡 618400；5.南京科润工业介质股份有限公司，南京 211106）摘要：目的减少磨削镍基合金GH4169过程中砂轮磨损和堵塞现象，提高工件表面质量。

方法采用WA 和SG砂轮磨削镍基合金GH4169，通过观察磨削前后砂轮表面微观形貌，研究两种砂轮表面材料粘附、堵塞以及磨粒破碎等主要磨损机制。

从磨削力、工件表面形貌、磨削比能3个方面评价两种砂轮的磨削性能，并探究磨削参数对砂轮磨削力、工件表面形貌、磨削比能的影响规律。

结果在去除相同体积材料时，SG 砂轮的磨削力较小，所消耗的能量较WA砂轮低21.5%，SG砂轮所加工工件表面的粗糙度明显低于WA砂轮所加工工件表面的粗糙度，两者表面粗糙度差值均在1 μm以上。

SG砂轮表面材料粘附现象较轻，WA砂轮表面出现了大面积的材料粘附，造成了砂轮堵塞。

结论SG磨粒因内部致密的微小晶粒所决定的微破碎机制，使SG砂轮在磨削镍基合金GH4169过程中保持了锋利的磨削刃，减少了砂轮表面的材料粘附，同时也获得了良好的工件表面质量。

另外，SG磨粒较WA磨粒具有更佳的力学性能，使其在去除相同体积材料时所消耗的能量更少。

关键词：SG砂轮；镍基合金GH4169；磨削；砂轮磨损；微观形貌中图分类号：TG582 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2021)12-0062-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2021.12.006Experimental Evaluation of Wear Mechanism and Grinding Performance of SG Wheel in Machining Nickel-based Alloy GH4169HUANG Bao-teng1, ZHANG Yan-bin1, WANG Xiao-ming1, CHEN Yun2,CAO Hua-jun3, LIU Bo4, NIE Xiao-lin5, LI Chang-he1收稿日期：2021-09-30；修订日期：2021-11-26Received：2021-09-30；Revised：2021-11-26基金项目：国家重点研发计划（2020YFB2010500）；山东省重大科技创新工程项目（2019JZZY020111）；国家自然科学基金面上项目（51975305）；国家自然科学基金青年基金（51905289）Fund：National Key Research and Development Plan (2020YFB2010500), Major Science and Technology Innovation Engineering Projects of Shandong Province (2019JZZY020111), General Project of National Natural Science Foundation of China (51975305), Youth Program of National Natural Science Foundation of China (51905289)作者简介：黄保腾（1996—），男，硕士研究生，主要研究方向为磨削与精密加工。

镍基粉末高温合金FGH98流变曲线特性及本构方程

镍基粉末高温合金FGH98流变曲线特性及本构方程刘洋;陶宇;贾建【摘要】Abstract: Based on the data of hot-compressing tests which were carried out at temperature ranged from 1050°C to 11l0°C and strain rate from 0. 01 s-1 to Is-1 , a system of flow curves of the new type 3 generation nickel-based superalloy FGH98 was obtained . Then they were used to uncover how the flow stress changes by the change of temperature and strain rate as well as strain. It shows that the curve takes on a typical agitation charateristic and the flow stresses are very sensitive to temperature and strain rate. Subsequently, Ar-rehenius equation was selected as a model of the constitutive relationship, and the relative parameters were figured out by linear regression analysis of the experimental data with simple error analysis. Then the constitutive equation has been established.%通过对第三代镍基粉末高温合金FGH98进行热模拟压缩实验,得到了不同温度(1050～1110℃)和不同应变速率下(0.01～1s-1)的真应力-真应变曲线.根据其特点分析了该合金的流变应力与温度和应变速率以及应变量的关系.由实验结果得出:该曲线呈典型的热激活特征,合金流变应力对变形温度和应变速率敏感.在此基础上选用Arrhenius方程低应力水平下的简化模型作为其本构关系的经验公式,利用线性回归法确定相关系数并对其误差进行分析,从而得到了该合金的本构方程.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2011(031)006【总页数】7页(P12-18)【关键词】FGH98;粉末冶金;高温合金;真应力-应变曲线;线性回归;本构方程【作者】刘洋;陶宇;贾建【作者单位】钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081;钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081;钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】V223;V215.5第三代镍基粉末冶金高温合金，兼具第一代粉末高温合金的高强度和第二代粉末高温合金的损伤容限设计的优点，是新一代航空发动机热端部件的首选材料［1，2］。

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SG-XNY38 镍基电池解剖模型
一、功能特点
1.采用8节镍基电池总成(附件齐全)进行解剖，各零部件齐全，能够全面的展
示总成的内外结构。

2.通过解剖和各剖面喷涂不同颜色，使内外部件的机械结构和相互之间的装配
关系清楚的显现在外面。

3.设备底座架(带防震胶垫)采用1.5mm冷板冲压成形，表面经喷涂工艺处理。

防震胶垫与底座用M6*4螺丝固定。

二、基本配置(每台)
序号名称规格型号单位数量
1解剖镍基电池总成9.6V套1
2设备底座架(带防震
胶垫)
200×100×100mm(长×宽×
高)；
冷板冲压成形（厚1.5mm）；
颜色：红色等
台1。