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专题综述

www.bysj580.com / 2019-05-30
专题综述
背景:
     电铸是俄国学者Б.С.雅可比于1837年发明的,它起初主要用于复制金属制艺术品或印刷版,19世纪末开始用于制造唱片压模,之后应用范围开始逐步扩大。电铸的基本原理是把预先按所需形状制成的原模作为阴极,用电铸材料作为阳极,一起放入与阳极材料相同的金属盐溶液中,并通以直流电。在电解作用下,原模表面逐渐沉积出金属电铸层,达到了所需要的厚度后从溶液中取出,将电铸层与原模分离,便能获得与原模形状相似的金属复制件。电铸的金属通常有铜、镍和铁3种,以镍的电铸应用最广。虽然目前以镍电铸等为代表的电铸在电铸效率、电铸均匀性等方面取得了很大的进步,如今它被广泛应用于精密模具、兵器、航空宇航以及微纳米制造等高新技术领域,但是在电铸层表面强度强化等领域,它仍是我国业界乃至整个业界的短板。为此,在复合电铸的基础上,加入硼纤维材料是加强复合电铸层力学性能的有效途径。硼纤维是一种在金属丝上沉积硼而形成的无机纤维。它具有高强度、高模量和相对密度小的特性,其非常适合用于增强复合材料的力学性能。
国内外研究现状:
    硼纤维是重要的高科技材料之一,其英文名称为Boron filament,最早开发研制硼纤维的是美国空军增强材料研究室,其目的是研究轻质、高强度增强用纤维材料,用来制造高性能体系的尖端飞机。随后,又以Textron Systems公司为中心,面向商业规模生产并继续研发。该公司将硼纤维与环氧树脂进行复合制成 BFRP,以及与金属铝等复合制成 FRM,面向飞机、宇航用品、体育娱乐用品以及工业用品等方面进行应用研究。现在能生产硼纤维的国家还有瑞士、英国、日本等。 我国研制硼纤维材料的起步较晚,直到上世纪90年代初,北京航空材料研究所才建成了一条年产80kg 的碳化硼涂层的硼纤维生产线,其打破了外国公司在国内硼纤维材料供应市场的垄断局面,大大减少了制造成本。硼纤维增强镍基复合材料。
    是作为当前纤维强化金属的一个较典型的代表,国内外各科研机构均对此进行了很多深入的研究,其中,在进行镍电铸的同时用硼纤维均匀缠绕在电铸层上被认为是一个切实可行且成本较低的制造方法。而如何能实现硼纤维的均匀缠绕,并最终提高镍铸层的抗拉强度,这一直是业界的难点。 
课题的内容和意义:
     本课题是设计一个硼纤维电铸镍电铸制造试验平台,并对复合层表面抗拉强度、硼纤维缠绕均匀性等方面进行试验研究并检测获得的硼纤维-镍复合电铸层的抗拉强度与微观结构等性能。该平台包括电铸液循环系统、温控系统、冲液系统和硼纤维缠绕系统,该平台意在提高电铸层表面的抗拉强度,而提高电铸层抗拉强度一直是电铸技术研究的热点之一。一旦该平台研究成功,也就再次验证了硼纤维加入镍电铸层能显著提高电铸层抗拉强度的可行性,同时也解决了行业的一个难点,这将开辟一个电铸行业的新领域。
本课题将着重研究硼纤维缠绕系统和电铸液循环系统。电铸液循环系统由电源、储液槽系统、冲液单元、阳极镍珠、阴极芯模、超声发生器、过滤、阀门、电机旋转轴等机构组成。
    硼纤维缠绕系统由储丝桶、柔性张紧棍、张紧棍、硼纤维等机构组成。两个系统紧密配合,相互协作且固定于同一底座上。相比其他国内外制造平台,该平台结构相对简单,成本更加低廉,操作也更加简便。
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