具有可变性质的金属性结构

摘要

公开了至少部分为细晶粒金属性材料的可变性质沉积物，非必要地包含分布在其中的固体颗粒。适当调节在单一电镀槽中的电沉积条件以使至少一种性质在沉积方向上一次或重复变化。在一种称作多维度分级的实施方案中，还提供了沿该沉积物的长度和/或宽度的性质变化。包含至少部分细晶粒微结构和在沉积方向上以及非必要地在多维度上的可变性质的可变性质金属性材料沉积物与整料细晶粒(平均晶粒尺寸：＞20微米)或完全无定形的金属性材料沉积物相比提供了优越的总体机械性质。

主权项

制备可变性质金属性沉积物的方法，包括以下步骤：从具有至少一个阳极和至少一个阴极的单一电解槽中的含水电解液浴电沉积金属性材料，电沉积参数为：5～10000mA/cm2的平均电流密度；0.1～500ms的正向脉冲工作时间；0～10000ms的脉冲停止时间；0～500ms的反向脉冲工作时间；5～10000mA/cm2的峰值正向电流密度；5～20000mA/cm2的峰值反向电流密度；0～1000Hz的频率；5～100％的工作周期；0～100℃的浴温度；0～1000rpm的工作电极转速；当使用两个或更多个不同组成的可溶阳极时，各阳极中的为5～95％的平均电流分数；1～6000ml/(min·cm2)的浴搅拌速率；阴极处从入射(垂直)到相切的浴流动方向；覆盖0～95％的阳极几何表面积的阳极屏蔽；和0～70体积％的浴电化学惰性颗粒含量；和在该电沉积过程中调制这些参数中的至少一种以使沉积物性质变化超过10％，以改变至少一种选自由以下构成的组的性质：晶粒尺寸、硬度、屈服强度、杨氏模量、回弹性、弹性极限、延展性、内部或残余沉积物应力、刚性、化学组成、热膨胀系数、摩擦系数、电导率、磁矫顽力、厚度；和在电沉积金属基质复合物情况下的颗粒体积分数、颗粒颗粒尺寸、颗粒形状和/或颗粒化学组成；并提供20微米～5cm的沉积物厚度，其具有在所述厚度的整个1.5nm～5cm上具有2nm～10000nm的平均晶粒尺寸的细晶粒微结构。