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电铸制造技术是一种利用电沉积原理制造金属零件的精密特种加工方法,在航空、航天、兵器、电子等领域有着重要的应用。为了进一步提高电铸层强度,本文提出连续纤维增强复合电铸制造技术,即将连续纤维掺杂进复合电铸层以制造高强度的连续纤维增强复合电铸层的一种技术,研究内容及结论主要包括以下几个方面:一、制造了钨丝(包括未电解抛光的黑钨丝和电解抛光的白钨丝)增强镍复合电铸层以及硼纤维增强镍复合电铸层,研究发现复合电铸层的显微硬度、晶面择优取向在纤维加入之后并没有明显改变,但是抗拉强度随着加入纤维的体积分数的增加而不断升高。当纤维体积分数为40%时,黑钨丝-镍、白钨丝-镍、硼纤维-镍复合电铸层的常温抗拉强度分别为1321MPa、1292 MPa、1340 MPa。在200~600℃的中温环境下,与纯镍电铸层一致,纤维-镍复合电铸层的抗拉强度也随着温度的升高而明显下降,但是纤维-镍复合电铸层的强度依然高于纯镍电铸层的强度。二、研究了纤维-基体的界面结合强度及其对复合电铸层抗拉强度的影响。使用单纤维拔出法测定了不同工艺条件下的硼纤维-镍复合电铸层的纤维-基体界面结合强度,并设计了一种简单可行的试样制备方法。研究发现电流密度和热处理对硼纤维-镍的界面结合强度具有较大的影响;结合强度的提高能够显著提升复合电铸层的抗拉强度,并且随着纤维体积分数的增加,提升效果越来越明显。试验结果表明,当结合强度由12.49 MPa上升至30.12 MPa时,体积分数为40%的硼纤维-镍复合电铸层的抗拉强度由1340 MPa上升至1671MPa。与白钨丝相比,黑钨丝在常温下与镍结合得更加紧密,因此虽然黑钨丝强度不如白钨丝,但是黑钨丝-镍复合电铸层的常温抗拉强度却比白钨丝-镍复合电铸层的常温抗拉强度高。三、在高速冲液与脉冲电流相结合的条件下进行复合电沉积,制造了镍晶粒尺寸最低为50 nm的纤维-纳米晶镍复合电铸层。结果表明,纳米晶不仅提高了电铸镍的强度,还提高了纤维-镍的界面结合强度,进而显著提升了复合电铸层的抗拉强度。当镍晶粒的尺寸细化至90 nm时,试验制造的纤维体积分数为40%的黑钨丝-纳米晶镍复合电铸层、白钨丝-纳米晶镍复合电铸层、硼纤维-纳米晶镍复合电铸层抗拉强度达到最大值,分别为1652 MPa、1610MPa、1680 MPa。纤维-纳米晶镍复合电铸层在200℃时依然具有较高的强度,但是当温度升高至400℃时,由于纳米晶迅速长大,其对复合电铸层强度的提升作用已十分有限。四、研制了连续纤维缠绕复合电铸设备,并采用底部冲液与脉冲电流相结合的方式进行电沉积,制造的纤维-镍复合电铸层不仅纤维体积分数高、孔隙率低而且晶粒尺寸小、纤维-镍界面结合强度高。使用NOL环型试样法对所制造的圆筒型纤维-镍复合电铸层进行抗拉强度测试,发现纤维体积分数为45%的黑钨丝-镍、白钨丝-镍、硼纤维-镍复合电铸层抗拉强度分别为1728 MPa、1658 MPa、1744 MPa。