退火温度对电铸Ni-W合金组织与硬度的影响.pdf

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1、第34卷第1期河南科技大学学报：自然科学版Vo1．34No．12013年2月JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology：NaturalScienceFeb．20l3文章编号：1672—6871(2013)01—0001—04退火温度对电铸N--W合金组织与硬度的影响成生伟，田文怀，周杰(北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083)摘要：采用电铸法制得—w合金，对合金样品在400～700℃进行退火处理，随后进行显微硬度测试和显微组织分析。研究结果表明

2、：随着合金中w含量(质量分数)的增加，电铸合金从晶态过渡到非晶态；随着退火温度的升高，低w含量合金的硬度逐渐降低，晶体结构不变；高W含量合金((W)>35．00％)的硬度先升后降，其中(w)=35．35％的合金是由于Niw相的析出；含(W)=45．52％的合金则是由于非晶晶化及后续的NiW相的析出。关键词：电铸；Ni—W合金；显微硬度；微观结构中图分类号：TG146．15文献标志码：A0引言电铸作为一种现代加工技术，在许多领域都有着非常重要的用途。目前，电铸法制备的药型罩材料在晶粒的大小、形态和取向诸方

3、面具有可控性，使得电铸药型罩技术得到了国内外相关行业的高度重视¨I3，利用电铸技术成功地制备了纯cu和纯Ni药型罩¨]。镍及其合金由于具有优良的塑性、冲击韧性和耐腐蚀等特点，成为制备药型罩的首选材料之一“。w具有高熔点、高密度，Ni具有高声速、优良的动态变形性能，两者的结合使得Ni—W合金成为一种有前景的药型罩合金材料，但相关的研究还未见报道。本文用电铸法制备了不同成分的Ni．w合金，研究了退火温度对电铸合金的微观组织和硬度的影响，为后续的药型罩制备提供试验依据。1试验方法以氨基磺酸镍和钨酸钠为主盐，柠

4、檬酸为络合剂，用直流电铸法制备3种Ni—w合金。表1列出了3种镀液的组成及工艺条件。用氨水调节电铸液pH为4～6，阳极采用质量分数为99．98％的镍板，阴极为单面用过氯乙烯胶绝缘的不锈钢薄片，工作面积为0．50on×0．85on。电铸液用磁力搅拌器中速搅拌，转速为900r／rain，电铸温度设定为70cC，阴极电流密度为10A／dm，电铸时间设定为3h。对制备的3种合金分别在400oC、500℃、表1电铸Ni_w合金溶液成分600oC和700oC到温入炉，保温2h，然后空冷。Ni．w合金的晶体结构利用日

5、本理学(Rigaku)D／MAX。RB型x射线衍射仪(XRD)进行解析确定，化学成分利用LEO一1450扫描电子显微镜能谱分析技术(SEM．EDS)进行测定。合金热处理前后的显微硬度变化利用MVX—A显微硬度计进行测定，载荷为1N，作用时间15s。合金的显微组织利用OLYMPUS—BX51M型金相显微镜进行观察。2试验结果与讨论2．1电铸Ni-W合金的化学成分与晶体结构改变电铸液中w、Ni的含量制备了3种不同w含量的Ni—w合金。表2列出了3种试样的化学成基金项目：国家自然科学基金项目(50671012

6、)作者简介：成生伟(1979一)，男，山西运城人，博士生，主要从事金属材料的研究收稿日期：2012—04—23·2·河南科技大学学报：自然科学版分分析结果(试样编号对应表1中的3种电铸方案)。从表2可以看出：随着电铸液中NaWO·2H0与Ni(NHSO)：·4H：0比值的增大，所制备的Ni—w合金中w含量也增大。对3种电铸Ni．w合金的X射线衍射分析表23种试样的SEM·EDS化学成分分析结果结果，如图1所示。由图1可以看出：随着试样中w元素含量的增加，电铸合金从最开始的晶态逐渐过渡到非晶态。当W(w)

7、=2．61％时，合金在44．43。、51．84。、76．12。处都出现较强的衍射峰，且峰非常尖锐，这表明电铸合金呈晶态且为Ni(W)固溶体。因为w原子半径(r=0．1370nm)大于Ni原子半径(r=0．1243nm)，w的固溶会引起Ni晶格的膨胀，从而导致Ni衍射峰的左移。随着w含量增加(W(w)=35．35％)，Ni衍射峰进一步向低角方向移动，同时衍射峰宽化，峰强降低。当W(w)=45．52％时，电铸Ni—w合金的x射线衍射谱图呈现为漫散射包，表明合金为非晶态结构。这与文献[9—10]所得结果相一致

8、。Ni—w合金非晶态结构形成的缘由，主要是由于铸层中w元素含量的增加，造成Ni晶格的畸变，从而引起体系自由能的升高。随着镀层中w元素含量的不断增加，体系自由能也不断升高。当w元素含量增加到一定程度时，体系的自由能上升到能够跃迁过晶态转变为非晶态的“势垒”，就转变到“亚稳态”的非晶态结构。2．2电铸Ni-W合金的硬度和组织为了进一步了解电铸Ni—w合金的结构，本文进行了热处理试验，并测量了显微硬度。图2为电铸合金越憩靛经不同温度(t)热处理后