刘平博士答辩公告

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刘平博士答辩公告

时间:2015-09-11来源:机电学院点击:738次

答辩博士：刘平

指导教师： 朱永伟教授

论文题目：化学镀液中微细颗粒的分散行为

答辩委员会：

主席： 王耀华教授/博导解放军理工大学

委员： 李迎教授/博导南京理工大学

沈湘黔教授/博导江苏大学

左敦稳教授/博导南京航空航天大学

卢文壮教授/博导南京航空航天大学

秘书：李军副教授/硕导南京航空航天大学

答辩时间： 2015年9月19日14:00-16:00

地点： 南航明故宫校区A15-B327

学位论文简介：

本论文针对目前制备复合镀层过程中普遍使用表面活性剂改善颗粒润湿性与分散性但影响复合镀层性能进一步提升的问题，提出用颗粒表面包覆改性解决颗粒润湿性及分散问题，主要研究工作及成果：

1、采用非均匀形核法对金刚石和MoS₂颗粒进行表面包覆改性；利用多种手段对改性颗粒进行了表征；测试了颗粒改性前后在化学镀液中zeta电位及悬浮稳定性。结果表明：金刚石和MoS₂颗粒表面均包覆了氧化铝；金刚石和MoS₂颗粒改性后等电位点均远离了化学镀液pH值（酸性镀液pH约5.0），在该pH值范围内改性颗粒zeta电位大于未改性颗粒的，提高了改性颗粒在化学镀液中的悬浮液稳定性。

2、采用薄板毛细渗透法测量了金刚石和MoS₂颗粒改性前后的接触角，并计算了改性前后颗粒表面自由能及其分量；提出了一个判断颗粒改性前后亲水/疏水性变化的判据。结果表明：改性MoS₂颗粒接触角减小，润湿性提高；改性金刚石润湿性略下降；未改性MoS₂表面能及其分量与有类似表面及结构的Talc表面能接近；而改性MoS₂和改性金刚石表面能则与氧化铝表面能一致。

3、利用DLVO理论建立了化学镀液中颗粒间相互作用模型；预测了金刚石和MoS₂两种颗粒改性前后在化学镀液中的分散稳定性；计算了颗粒改性前后相互作用力变化；以颗粒沉降实验及粒度分布演变验证了模型。结果表明：化学镀液中颗粒间相互作用位能曲线特征可以很好地预测化学镀液分散体系的稳定性。化学镀液及低稀释比例镀液中，颗粒作用位能曲线不存在势垒，颗粒在任何间距均为引力作用，因此易团聚而快速沉降；化学镀液中，改性颗粒间总作用引力明显小于未改性颗粒的，更易于实现颗粒的动态稳定分散。

4、利用湍流理论和团聚体强度理论建立了化学镀槽中流体与颗粒间作用模型；分别采用团聚体静态结合强度和动态结合强度与不同湍流尺度区域流体应力进行比较，判断团聚体被流体破碎分散的可能性；并通过测量流场中颗粒粒度分布进行模型验证。结果表明：团聚体动态结合强度模型可以很好地预测流场中颗粒团聚体的分散状态，与实际粒度分布特征基本一致；化学镀槽中流场中团聚体稳定性与初始颗粒粒径，团聚体直径及搅拌强度都有关；相同条件下，改性颗粒团聚体比未改性颗粒团聚体更易于破碎分散。

5、未使用表面活性剂制备了含改性颗粒Ni-P-MoS₂/Al₂O₃化学复合镀层，并对镀层组织形貌特征及摩擦磨损性能进行了评价。结果表明：含改性MoS₂颗粒的复合镀层的显微硬度、摩擦系数及磨损量均与其表面形貌特征相关，而表面形貌特征取决于制备时的搅拌强度和颗粒包覆率；颗粒改性前后在镀层中沉积部位不同，改性颗粒主要分布在镀层表面胞状体内部和表面，而未改性颗粒主要在胞状体根部，也影响复合镀层形貌及性能；含改性MoS₂复合镀层比含未改性颗粒镀层具有相对低的摩擦系数和磨损量，进一步提升了性能。

主要创新点如下：

1、提出了一种适用于化学镀覆过程提高微细颗粒动态稳定分散的方法，该方法是在颗粒表面包覆Al₂O₃层，改善颗粒在镀液中的润湿性，降低颗粒间相互作用力，从而易实现在搅拌镀槽中提高颗粒的分散性。

2、建立了化学镀液中颗粒间相互作用模型，探讨了模型的影响因素。运用该模型可以分析颗粒在化学镀液中的作用规律，预测镀液分散体系的稳定性，提出降低颗粒间作用力的方法，探索提高镀液中颗粒分散效果的途径。

3、建立了适用于表征改性颗粒粉体表面特性的方法，使用薄板毛细渗透法可实现改性颗粒表面无损测量；同时提出了表征表面亲水性/疏水性变化的新参数，解决了现有判据不适用问题，从机理上诠释了颗粒包覆改性前后的表面特性变化。

4、综合运用多种理论（湍流理论、分形理论、DLVO理论、团聚体强度理论、Weber判据等），建立了预测镀液流场中颗粒团聚体尺寸的模型，分析了理论模型影响因素，并对模型进行了实验验证。

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