刘美华
,
赵洋
,
孟毅
,
耿英
,
李菲辉
,
巩运兰
,
冯露
材料保护
钢件镀镍前的电化学抛光工艺对镀层性能有较大影响.以低碳钢Q235A为基材,研究电化学抛光工艺参数对镍镀层性能的影响规律,探讨了在低碳钢表面制备性能优良的镀镍层的较优工艺.首先选择4组、每组2件样品,研究电化学抛光中有、无磁性搅拌对镍镀层的影响.在此工作基础上,采用正交试验,选择16件样品研究磁性搅拌下抛光工艺参数对镀层的影响.用数显外径千分尺测试镀层厚度、表面轮廓测量仪2302A测量表面粗糙度值Ra、纳米压痕仪Nano Indenter XP测试镍镀层的弹性模量及硬度.结果显示:电化学抛光时加磁性搅拌可以使镀层表面光滑、镀层增厚;电化学抛光电流密度对镀层表面粗糙度影响较小,但对镀层厚度、弹性模量及硬度的影响很大;而电化学抛光温度、抛光时间对镀层表面粗糙度、镀层厚度的影响与抛光电流密度有关.在其他条件相同的情况下,选择抛光时间15 min、电流密度30 A/dm2,抛光温度为65℃时得到的镍镀层弹性模量、硬度可以达到最大值.
关键词:
镀镍层性能
,
Q235A
,
电化学抛光工艺
,
磁性搅拌
耿瑛
,
李菲晖
,
巩运兰
,
刘美华
电镀与精饰
doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2015.04.001
以瓦特镀镍液为基础,在Q235A钢基体上分别采用直流电沉积和脉冲电沉积方法在不同温度下制备了镍镀层,采用线性扫描伏安法测试了不同温度下,Ni2+在Q235A钢基体上发生氧化还原的电化学行为;采用表面轮廓测量仪以及纳米力学测试系统对镍镀层表面粗糙度、显微硬度及弹性模量进行了表征.实验结果表明,随着电解液温度的上升,镍在电沉积过程中的极化程度会下降.直流电沉积制备的镀层在电解液θ为40℃时的粗糙度最小;脉冲电沉积制备的镀层在电解液θ为50℃时的粗糙度最小.直流电沉积及脉冲电沉积制备的镀层的显微硬度和弹性模量在电解液θ为50℃时达到最大值.
关键词:
钢基体
,
电镀镍
,
温度
,
纳米压痕
,
力学性能
刘美华
,
李鸿琦
,
邵文泉
,
王静
,
冯露
高分子材料科学与工程
将数字散斑相关计算与压痕硬度测试相结合,探讨在洛氏硬度计上测试高分子材料的蠕变性.首先使用CCD连续采集压头移动图像,然后进行散斑计算,根据计算结果绘制出压头位移-时间曲线,据此建立压入深度与时间、材料的蠕变与时间以及应力与时间之间的关系式,最后通过线性拟合得到被测材料的蠕变指数.通过对高密度尼龙、有机玻璃及环氧树脂的试验证实,该方法是可行的,试验得到三种材料的蠕变指数分别为0.12、0.012、0.07.试验中还发现,根据深度计算的硬度值与通过表盘读出的硬度值是不同的,在比较不同高分子材料的硬度时,前者比后者更合理.
关键词:
数字散斑相关
,
高分子材料
,
压痕测试
,
蠕变性能
,
塑料硬度
马世虎
,
刘美华
,
李鸿琦
,
李林安
,
佟景伟
材料科学与工程学报
doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.03.012
本文采用基于数字图像相关计算技术的显微数字分析系统,结合原子力显微镜等,实验研究了晶态高聚物聚羟基丁酸酯(PHB)的细观结构及对其力学性能的影响规律.结果发现:实验用的PHB球晶是台阶式生长或螺旋式生长,其生长台阶高度差在200nm～500nm之间;PHB球晶同心圆环随着结晶温度的提高,同心圆环的环间距增大.球晶结晶度、球晶尺寸对冲击强度、拉伸强度以及断裂伸长率的影响呈线性关系.
关键词:
聚羟基丁酸酯(PHB)
,
微观结构
,
力学性能
,
数字散斑相关
,
黑十字交叉消光现象
王静
,
李洪来
,
刘美华
,
蔺金太
机械工程材料
开发了一种导电薄膜热膨胀系数的实时测试系统,即显微成像与数字图像相关方法相结合的测试系统.利用该系统在线实时测定了SnO_2导电薄膜的热胀系数随温度变化的关系曲线,并进一步可得到膜与基体间应力的变化规律.结果表明:该系统能较准确地测出SnO_2薄膜与陶瓷基体各向异性的热膨胀系数;根据试验结果及现有理论可以计算出基体与膜之间的最大应力以及基体内部的应力随温度的变化情况.
关键词:
SnO_2导电薄膜
,
显微成像
,
热膨胀系数
赵洋
,
刘美华
,
冯露
,
孟毅
,
李菲晖
,
陈振飞
材料保护
为了进一步探讨Q235A钢电沉积镍层残余应力、力学性能与镀覆工艺参数的关系,以瓦特镀镍液为基础,采用直流电沉积法,在Q235A钢表面电镀镍.采用X射线衍射仪、纳米力学测试系统、表面轮廓测量仪测试了镍镀层的残余应力、显微硬度、弹性模量及表面粗糙度;探讨了电流密度、温度、pH值对镍镀层力学性能的影响规律,以正交试验法优选了最佳工艺.结果表明:电流密度3.0 A/dm2,温度45℃,pH值3.5时,镍镀层的性能最佳,晶粒粒径为34.8 nm,镀层显微硬度达到3.86 GPa,弹性模量达到238 GPa,表面粗糙度为0.182 μm.
关键词:
电镀镍
,
Q235A钢
,
正交优选
,
工艺参数
,
残余应力
,
力学性能
郝毅
,
冯露
,
王静
,
刘美华
,
陈振飞
,
赵阳
材料科学与工程学报
本文根据Drucker-Prager屈服准则建立了适用于压敏材料的低阶应变梯度塑性(CMSG)理论.在此基础上,通过ABAQUS用户自定义材料子程序(UMAT)接口,建立了CMSG理论本构关系的有限元计算格式,结合该子程序对块状金属玻璃Zr55Cu30Al10Ni5的圆锥压痕响应进行了数值模拟,分析了不同压痕深度和压敏系数的影响.计算结果与实验数据吻合较好,表明该理论可以很好地描述金属玻璃Zr55Cu30Al10Ni5等一类材料的弹塑性行为.计算结果显示Zr55Cu30Al10Ni5的硬度随着压痕深度的增大而减小,由此说明基于Drucker-Prager屈服准则的CMSG理论可以很好地预测金属玻璃Zr55Cu30Al10Ni5在微尺度下表现出来的压敏尺寸效应.
关键词:
CMSG理论
,
Drucker-Prager屈服准则
,
压敏尺寸效应
,
圆锥压痕
,
UMAT
刘美华
,
李鸿琦
,
王静
,
王江宏
,
佟景伟
机械工程材料
通过比较45钢拉伸试验与纳米压痕试验得到的弹性模量,分析了影响纳米压痕测试精度的因素及其对测试结果的影响.结果表明:纳米压痕法得到的弹性模量大于拉伸试验法得到的弹性模量;压头形状与尺寸、试样表面粗糙度、定位零点等是影响测量精度的主要因素,尤其是压头尖端的不规则形状使得压头在压入材料的初始阶段与材料之间的相互作用变得复杂.
关键词:
纳米压痕
,
精度
,
弹性模量
,
硬度
刘美华
,
李鸿琦
,
王静
,
王江宏
,
冯露
,
计宏伟
机械工程材料
采用数字散斑相关技术计算了被测表面硬度压痕周围的塑性变形场特征,结合不同显微硬度测试方法的结果及有限元模拟结果,系统讨论了压痕尺寸效应问题.结果表明:在不同测试条件下,被测表面压痕周围的变形表现出两种状态,并且与载荷有关,使表面变形方向改变的载荷与产生压痕尺寸效应时的载荷是比较接近的;说明现有压痕计算在建模时不论载荷大小,而采用一种模型是不合理的,即当压头压入材料的深度不同时应该采用不同的模型进行分析计算.
关键词:
压痕尺寸效应
,
硬度
,
有限元模拟
,
数字散斑相关技术
刘美华
,
赵洋
,
孟毅
,
李菲辉
,
巩运兰
,
冯露
材料保护
为了进一步探讨制备高强度镍-纳米金刚石复合镀层的技术,采用瓦特镀液和直流电沉积方法制备了镍-纳米金刚石复合镀层,研究了沉积电流密度、镀液中纳米金刚石浓度对Q235A钢表面镍-纳米金刚石复合镀层形貌、织构及力学性能的影响.采用D/MAX-2500 X射线衍射仪分析了复合镀层的晶体结构及残余应力,采用X650扫描电镜(SEM)观察了其表面形貌及纳米金刚石的分布,采用Nano Indenter XP型纳米力学测试系统测试了复合镀层的硬度及弹性模量.结果表明:当镀液中纳米金刚石浓度为8.0 g/L,电流密度为3 A/dm2时,复合镀层中的纳米金刚石含量最高,达到14.35％(质量分数),硬度、弹性模量分别达到5.302,254.356 GPa;复合镀层的平均晶粒尺寸由镍镀层的30.8nm减小到20.4 nm,择优取向由镍镀层的(111)晶面转变为(200)晶面.
关键词:
镍-纳米金刚石复合镀
,
纳米金刚石浓度
,
电流密度
,
镀层形貌
,
力学性能
