基于COMSOL的铝合金微弧氧化成膜机理研究
发布时间：2022-05-08 17:07
微弧氧化由阳极氧化发展而来,该方法所获得的氧化膜层具有较强的耐腐蚀、耐摩擦磨损与绝缘性能,因此具有广泛的应用前景。然而,微弧氧化过程极为复杂,至今未有一个公认的模型可以完整解释微弧氧化成膜过程,微弧氧化的成膜机理仍需进一步研究。因此,本文以7075铝合金为研究对象,基于有限元法对其微弧氧化过程进行了机理研究。利用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics的电化学模块对7075铝合金微弧氧化成膜过程进行了数值模拟,求解出了膜层厚度、电流密度和电场分布图,研究了微弧氧化膜层生长与分布规律。结果表明:膜层在阳极试件表面呈边角厚、中间薄的分布特性;电流密度在工件表面呈边角大、中间小的分布趋势,膜层的绝缘性能导致电流密度随时间的增加而减小;工件边角处电场线最密集,反应过程中该区域活性粒子运动速率最大,成膜最快。建立了铝合金微弧氧化过程的热力学模型,研究了微弧氧化热力学过程中的温度场和热应力场的分布规律。利用COMSOL Multiphysics的传热模块和热应力模块,求解了成膜过程的温度/温度梯度及热应力/应变分布情况。结果表明:成膜过程中,放电通道区域温度最高,放电通道两侧温度梯度...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微弧氧化装置简图
6图 1.3 微弧氧化击穿模型滨工业大学辛铁柱[1,32]分四个阶段阐述了铝合金微弧氧化的可能机阶段：如图 1.3(a)所示，初始时刻，电压施加到铝合金阳极和电解由零开始增大，当电压处于 0~50V 的低压状态时，铝合金工件表，该膜层即为氧化铝，由于其绝缘性，使得膜层本身带有一定的电现，也为后期等离子体的出现奠定了基础。阶段：如图 1.3(b)所示，当铝合金工件阳极的电压升高至 100~20膜不断增厚，在氧化膜的内部会形成一些孔隙结构，这些孔隙结构学反应，析出氧气。此时，孔隙结构内充满氧气泡。阶段：如图 1.3(c)所示，微弧氧化陶瓷膜层在铝合金工件表面的生来维持，因此，在电流保持不变的情况下，孔隙结构中的氧气泡便
有限元分析流程
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺介绍[J]. 魏向禹,惠鑫刚,梁智国. 中国金属通报. 2017(09)
[2]基于COMSOL的微弧氧化过程温度场分布研究[J]. 姜曼,柴永生,周京,牟玲龙,岳艳丽. 表面技术. 2017(05)
[3]微弧氧化的机理及其发展趋势[J]. 唐婉霞,严继康,倪尔鑫,段志操,吴云峰,杨钢. 热加工工艺. 2016(14)
[4]电流密度对5083铝合金微弧氧化过程与电化学腐蚀性能的影响[J]. 王红美,尹艳丽,帅刚,邱骥,马世宁. 材料热处理学报. 2016(03)
[5]电流密度对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层微观结构和性能的影响（英文）[J]. 项南,宋仁国,庄俊杰,宋若希,陆筱雅,苏旭平. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(03)
[6]7075铝合金微弧氧化的工艺优选[J]. 徐跃进. 材料保护. 2015(08)
[7]不同硅含量铝合金的微弧氧化及膜层特性研究[J]. 李康,李文芳,张果戈,段奇. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(07)
[8]铝合金微弧氧化陶瓷膜层相组成述评及分析[J]. 苗景国,王泽忠,沈钰. 轻合金加工技术. 2015(04)
[9]LD10铝合金微弧氧化膜的生长及腐蚀性能[J]. 阳超林,鲁亮,曲尧,杜建成,华铭,薛文斌. 中国表面工程. 2015(02)
[10]阴阳极电流密度比对7075铝合金微弧氧化陶瓷膜特性的影响[J]. 洪尚坤,黎清宁,屈婧婧,黄炼,赵隆滨. 热加工工艺. 2015(02)
博士论文
[1]超硬铝合金7075微弧氧化陶瓷层的微结构及性能研究[D]. 苗景国.武汉科技大学 2013
[2]5754铝镁合金微弧氧化膜的制备及其理化特性研究[D]. 于松楠.吉林大学 2011
[3]铝合金微弧氧化陶瓷层的形成机制及其磨损性能[D]. 李均明.西安理工大学 2008
[4]铝合金表面微弧氧化陶瓷膜生成及机理的研究[D]. 辛铁柱.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]铝合金微弧氧化膜生长机制及性能研究[D]. 周永峰.南昌航空大学 2016
[2]微弧氧化扫描处理技术及应用研究[D]. 傅航.北京交通大学 2016
[3]微弧氧化工艺及其成膜机理研究[D]. 王军华.昆明理工大学 2014
[4]铝合金微弧氧化法复合热障层工艺及数值模拟[D]. 张敏.西安工业大学 2012
[5]铝合金微弧氧化工艺研究[D]. 马晋.武汉理工大学 2003
本文编号：3652043
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微弧氧化装置简图
6图 1.3 微弧氧化击穿模型滨工业大学辛铁柱[1,32]分四个阶段阐述了铝合金微弧氧化的可能机阶段：如图 1.3(a)所示，初始时刻，电压施加到铝合金阳极和电解由零开始增大，当电压处于 0~50V 的低压状态时，铝合金工件表，该膜层即为氧化铝，由于其绝缘性，使得膜层本身带有一定的电现，也为后期等离子体的出现奠定了基础。阶段：如图 1.3(b)所示，当铝合金工件阳极的电压升高至 100~20膜不断增厚，在氧化膜的内部会形成一些孔隙结构，这些孔隙结构学反应，析出氧气。此时，孔隙结构内充满氧气泡。阶段：如图 1.3(c)所示，微弧氧化陶瓷膜层在铝合金工件表面的生来维持，因此，在电流保持不变的情况下，孔隙结构中的氧气泡便
有限元分析流程
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金表面微弧氧化与阳极氧化工艺介绍[J]. 魏向禹,惠鑫刚,梁智国. 中国金属通报. 2017(09)
[2]基于COMSOL的微弧氧化过程温度场分布研究[J]. 姜曼,柴永生,周京,牟玲龙,岳艳丽. 表面技术. 2017(05)
[3]微弧氧化的机理及其发展趋势[J]. 唐婉霞,严继康,倪尔鑫,段志操,吴云峰,杨钢. 热加工工艺. 2016(14)
[4]电流密度对5083铝合金微弧氧化过程与电化学腐蚀性能的影响[J]. 王红美,尹艳丽,帅刚,邱骥,马世宁. 材料热处理学报. 2016(03)
[5]电流密度对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层微观结构和性能的影响（英文）[J]. 项南,宋仁国,庄俊杰,宋若希,陆筱雅,苏旭平. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(03)
[6]7075铝合金微弧氧化的工艺优选[J]. 徐跃进. 材料保护. 2015(08)
[7]不同硅含量铝合金的微弧氧化及膜层特性研究[J]. 李康,李文芳,张果戈,段奇. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(07)
[8]铝合金微弧氧化陶瓷膜层相组成述评及分析[J]. 苗景国,王泽忠,沈钰. 轻合金加工技术. 2015(04)
[9]LD10铝合金微弧氧化膜的生长及腐蚀性能[J]. 阳超林,鲁亮,曲尧,杜建成,华铭,薛文斌. 中国表面工程. 2015(02)
[10]阴阳极电流密度比对7075铝合金微弧氧化陶瓷膜特性的影响[J]. 洪尚坤,黎清宁,屈婧婧,黄炼,赵隆滨. 热加工工艺. 2015(02)
博士论文
[1]超硬铝合金7075微弧氧化陶瓷层的微结构及性能研究[D]. 苗景国.武汉科技大学 2013
[2]5754铝镁合金微弧氧化膜的制备及其理化特性研究[D]. 于松楠.吉林大学 2011
[3]铝合金微弧氧化陶瓷层的形成机制及其磨损性能[D]. 李均明.西安理工大学 2008
[4]铝合金表面微弧氧化陶瓷膜生成及机理的研究[D]. 辛铁柱.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]铝合金微弧氧化膜生长机制及性能研究[D]. 周永峰.南昌航空大学 2016
[2]微弧氧化扫描处理技术及应用研究[D]. 傅航.北京交通大学 2016
[3]微弧氧化工艺及其成膜机理研究[D]. 王军华.昆明理工大学 2014
[4]铝合金微弧氧化法复合热障层工艺及数值模拟[D]. 张敏.西安工业大学 2012
[5]铝合金微弧氧化工艺研究[D]. 马晋.武汉理工大学 2003
本文编号：3652043
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3652043.html
