喷射电沉积制备泡沫金属的试验装置研制及试验研究

摘要

泡沫金属或多孔金属材料是80年代后期迅速发展起来的一种新型工程材料，具有与传统材料不同的性能。泡沫金属所具备的多种优异物理性能特别是阻尼性能已引起广泛关注，并在消声、减震、分离工程、屏蔽防护等一些高技术领域获得了应用。而喷射电沉积是一种高速电沉积工艺，具有可选择性和沉积速率快的优点，适合局部电沉积，用喷射电沉积制备泡沫金属是一种新的制备泡沫金属方法的探索，本文主要在分析喷射电沉积过程中枝状晶产生的机理的基础上，利用自行研制的数控喷射电沉积试验装置来制备泡沫金属镍，并对试验所得到的试样进行性能分析。本文所完成的主要工作和得出的结论有： (1) 用电化学沉积、喷射电沉积以及分形等基础理论来分析喷射电沉积过程中形成疏松、海绵状树枝晶的机理，并分析制备泡沫金属镍的可行性和制定喷射电沉积制备泡沫金属镍的初步方案。 (2) 用ANSYS分析软件模拟和分析了喷嘴型腔内的流场与阴极板上电场分布趋势情况；同时根据喷射电沉积制备泡沫金属的特点，研制出一套符合其工艺特点的喷射电沉积试验装置。 (3) 研究了电流密度、喷射流量对镍沉积层表面形貌的影响，并分别用不锈钢和石墨作阴极进行对比试验来说明不同的析氢活性材料作阴极对沉积层的影响。试验结果表明，电流密度和喷射流量对镍沉积层的形貌影响比较大，同时也表明大电流密度和活性阴极材料是喷射电沉积制备泡沫金属的两个重要的因素。 (4) 通过对分形理论的阐述来说明喷射电沉积过程产生的枝状晶可以认为是一种分形。 (5) 对试样进行了测试和分析，测试和分析的结果表明，用喷射电沉积法制备的泡沫金属具有比较小的相对密度和较高的孔隙率。