微弧氧化扫描处理技术及应用研究
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【摘要】：我国高铁建设大量使用铝合金材料,如接触网零部件、高铁线路声屏障等。在铁路沿线的污染或潮湿区段,接触网铝合金部件存在明显的腐蚀问题,给高铁运营安全带来安全隐患,因此,必须重视铝合金服役中的防腐蚀问题。微弧氧化技术是一种直接在铝、镁、钛等阀金属表面原位生长陶瓷膜的新型绿色环保表面处理技术,分为浸入式和扫描式两种。本论文针对接触网用AlSi7Mg0.3铝合金,开展扫描式微弧氧化制备工艺研究,并对扫描式和浸入式微弧氧化层的膜层特性进行了探讨。取得以下研究成果：(1)研究了扫描速度对成膜效率、扫描阴极与基体间距离等对膜层特性的影响,确定了AlSi7Mg0.3铝合金扫描式微弧氧化层的制备工艺。(2)扫描电镜的分析结果表明,扫描式微弧氧化层为多孔结构,其表面形貌与浸入式微弧氧化层相似。扫描式微弧氧化层中微裂纹出现频率更高,电流密度越大,膜层中产生裂纹的倾向越高。电流密度在10A/dm2以下时,膜层截面形貌良好,电流密度达到30A/dm2左右时,基体与陶瓷层发生断裂。(3)XRD结果表明,相比于浸入式微弧氧化层,在扫描式微弧氧化层中α-Al2O3相的含量更高,(4)扫描式微弧氧化层的硬度具有外层高内层低的特点,外层硬度可达到1538.2HV。(5)扫描阴极与工件间的距离、阴极扫描速度影响膜层的耐腐蚀性能,距离5mm、扫描速度3mm/min时,膜层具有较好的耐蚀性能。(6)扫描式微弧氧化在处理过程中,输出功率对电压影响较小,稳定在1200V左右,但其值及正负电压差均高于浸入式微弧氧化。电流差基本无变化,维持在3.5-5A之间。(7)扫描式微弧氧化层在生长的初期仅生成γ-Al2O3相,在处理过程中后期才有α-Al2O3相生成,此外,膜层中还有一部分mullite相与Al2(SiO4)O。
【关键词】：AlSi7Mg0.3 扫描微弧氧化 显微硬度 耐蚀性能
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：
- 致谢5-6
- 摘要6-7
- ABSTRACT7-11
- 1 绪论11-24
- 1.1 课题的研究背景11-17
- 1.2 微弧氧化技术的发展现状17-23
- 1.2.1 浸入式微弧氧化技术研究现状17-20
- 1.2.2 扫描式微弧氧化技术研究现状20-23
- 1.3 课题主要研究内容23-24
- 2 ALSI7MG0.3合金的扫描式微弧氧化工艺24-41
- 2.1 扫描式微弧氧化装置设计24-26
- 2.2 实验方法26-30
- 2.2.1 实验材料26
- 2.2.2 微弧氧化设备26-28
- 2.2.3 微弧氧化工艺流程28-29
- 2.2.4 电解液体系29
- 2.2.5 交实验设计29
- 2.2.6 陶瓷层分析手段29-30
- 2.3 扫描式微弧氧化电源30-32
- 2.3.1 直流电源测试31-32
- 2.3.2 交流电源测试32
- 2.4 工艺参数的影响32-37
- 2.4.1 阴极传动速度的影响34-35
- 2.4.2 阴阳极间距离与电源档位的影响35-37
- 2.5 陶瓷层叠加实验37-40
- 2.6 本章小结40-41
- 3 浸入式与扫描式微弧氧化陶瓷层组织与性能对比研究41-57
- 3.1 陶瓷层生长速率41-42
- 3.2 陶瓷层微观形貌42-48
- 3.2.1 表面形貌42-45
- 3.2.2 截面形貌45-48
- 3.3 陶瓷层组成分析48-53
- 3.3.1 陶瓷层的元素组成48-51
- 3.3.2 陶瓷层相组成51-53
- 3.4 陶瓷层显微硬度53
- 3.5 陶瓷层耐腐蚀性能分析53-55
- 3.6 本章小结55-57
- 4 扫描式微弧氧化成膜机理57-73
- 4.1 扫描式微弧氧化弧光放电原理57-60
- 4.2 扫描式微弧氧化过程中化学与电化学反应60-63
- 4.3 扫描式微弧氧化中的电场电源特性63-70
- 4.4 扫描式微弧氧化的成膜分析70-72
- 4.5 本章小结72-73
- 5 结论73-74
- 参考文献74-78
- 学位论文数据集78
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6 蒋百灵;杨巍;苏阳;;微弧氧化与磁控溅射的工程应用[A];第九次全国热处理大会论文集（一）[C];2007年
7 朱e
本文编号：300948
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