一种混合技术生产高强度镍方法

镍是制造业中广泛用于工业和先进材料工艺的金属。现在,普渡大学的创新者创造了一种混合技术,以制造一种新型的镍,这可能有助于将来生产具有强大抗腐蚀保护作用的救生医疗设备,高科技设备和车辆。

普渡技术涉及将高产量电沉积施加到某些导电基板上的过程。Purdue团队的工作发表在12月版的Nanoscale上。

镍制造商面临的最大挑战之一是处理金属中晶粒相交的位置,即边界区域。这些常规的晶界可以增强金属的强度,以满足高强度的需求。

但是,它们通常充当应力集中器,并且是电子散射和腐蚀侵蚀的脆弱场所。结果,常规边界经常降低延展性,耐腐蚀性和导电性。

另一特定类型的边界称为孪生边界,该边界由于其高堆积的断层能量而在诸如镍的金属中很少见。单晶状的独特镍具有高密度的超细孪晶结构,但几乎没有常规的晶界。

普渡大学的研究人员已证明这种特殊的镍可提高强度,延展性并改善耐腐蚀性。这些特性对于包括汽车,天然气,石油和微机电设备在内的多个行业的制造商而言都是重要的。

普渡大学工程学院材料工程学教授张兴航说:“我们开发了一种混合技术来制造具有双重边界且坚固且耐腐蚀的镍镀层。” “我们希望我们的工作能够激发他人以崭新的胸襟发明新材料。”

普渡大学研究人员的解决方案是将单晶衬底用作生长模板,并结合设计好的电化学配方,以促进孪晶边界的形成并抑制常规晶界的形成。

高密度孪晶边界具有超过2 GPa的高机械强度,6.91×10 -8 A cm -2的低腐蚀电流密度和516kΩ的高极化电阻。

李强说:“我们的技术可以制造具有高密度双晶界和很少的常规晶界的纳米孪晶镍涂层,从而带来极好的机械,电性能和高耐腐蚀性,这表明在极端环境下的应用具有良好的耐久性。”

材料工程研究员,研究团队成员。“模板和特定的电化学配方为边界工程提供了新的途径,而混合技术可潜在地用于大规模工业生产。”

普渡大学技术的潜在应用包括半导体和汽车行业,这些行业需要具有先进电气和机械性能的金属材料进行制造。纳米孪晶镍可以用作汽车,天然气和石油工业的耐腐蚀涂料。

经过精心的工程设计,新的镍混合技术可以潜在地集成到微机电系统行业。MEMS医疗设备用于重症监护部门和其他医院区域,以监控患者。

MEMS中的相关压力传感器和其他功能性小型组件需要使用具有优异机械和结构稳定性以及化学可靠性的材料。

文章来源:普渡大学

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