几种工业用纯镍的对比研究

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纯镍因其优异的性能常用于制备合金、制作电池以及镀层材料等领域,在国民生产中得到了广泛使用。由于现行纯镍标准的不统一及生产厂家工艺的保密性,导致化学成分相同的纯镍产品在使用性能上存在很大差异的原因并不十分清楚。这种差异也在一定程度上影响了以纯镍为原料的下游产品在使用性能上的差别。鉴于纯镍的重要工业价值和巨大的商业价值,为了探究化学成分相同的纯镍产品究竟有哪些不同之处,本文选取国内外市售典型的几种纯镍(两种电沉积纯镍和三种轧制纯镍),使用多种材料分析方法(直读光谱仪、X射线衍射、扫面电子显微镜、背散射电子衍射),并结合不同方向上常温力学拉伸的实验结果,对比研究了国内外几种镍板在微观组织结构及力学性能上的差异。结合实际并借鉴相关研究,从以下几个方面对纯镍进行了分析。  使用直读光谱仪测定了几种纯镍的化学成分,结果表明:五种镍板化学成分都符且优于合国内外相关标准,国内电沉积镍板杂质含量最低。使用X射线衍射分析了几种纯镍的晶体结构,择优取向。并计算了其晶粒尺寸。结果表明:两种电沉积镍均为面心立方镍且二者的择优取向不同;国内电沉积镍平均晶粒尺寸为34.2nm,大于国外电沉积镍平均晶粒尺寸24.7nm,轧制纯镍晶粒尺寸在50-100μm左右,并随着轧制次数增加由(111)面择优转变成(200)面择优。使用SEM对几种纯镍的微观组织及断口进行了观察。发现:断口微观形貌显示二种电沉积镍均由等轴韧窝、山脊纹和被拉长的韧窝组成,国外等轴韧窝所占断口面积的比重较大,延伸率高、断裂所需能量大,塑性韧性较好,与拉伸结果相一致。使用背散射电子衍射成像技术对国内外两种电解镍的晶粒取向和织构进行了研究。结果表明:EBSD-取向成像图显示轧制纯镍晶粒平均尺寸在60-100μm,而电沉积镍晶粒尺寸在30-300nm,且国外电解镍晶粒尺寸小于国内电解镍,大小分布更加均匀。择优取向情况与X射线衍射结果一致。通过拉伸试验以及夏比V型冲击试验对几种纯镍的力学性能进行了分析,结果表明:国内电沉积镍板在水平和重力方向上抗拉强度分别为479MPa和581MPa,国外电沉积镍板在水平和重力方向上抗拉强度分别为681MPa和687MPa。热轧热加工态纯镍塑性韧性最好(延伸率最大47.1%、冲击功最大33.59J);冷轧冷加工态纯镍抗拉强度最高695MPa。
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