铝合金表面改性-等离子体电解沉积复合层的组织和性能研究

发布时间：2023-04-23 01:42

　　作为热端部件及运动部件中的铝硅系多元合金被广泛应用于汽车发动机等领域中,高温高转速的工作环境需要铝合金具备良好的热防护性能和力学性能。通过在铝合金表面制备热防护陶瓷层,可以有效提高铝合金的热防护性能,而陶瓷层在提高铝合金力学性能,尤其是疲劳性能方面存在局限。经过对铝合金进行表面强化,可以改善合金的基体组织,引入压应力,进而提高铝合金的疲劳等力学性能。在此基础上,对强化后的合金进行等离子体电解氧化组织重构,制备热防护陶瓷层,该方法对提高铝硅系多元合金的力学性能及热防护性能方面具有重要的研究意义。本文通过对Al-12Si-3Cu-2Ni-Mg合金表面进行机械喷丸及激光重熔处理,改善铝合金组织,喷丸在合金表层引入压应力,在此基础上,进行等离子体电解氧化重构,制备表面强化-等离子体电解氧化复合层。采用OM、SEM、XRD和TEM等测试手段对表面强化后的铝合金,以及复合层的组织形貌及晶体结构变化进行表征;利用Ansys模拟初生硅形貌对于合金内热应力分布的影响;通过应力分析仪测量喷丸后合金表层引入的残余应力值;采用电子万能试验机表征表面强化后的铝合金,以及复合层的断裂韧性、抗弯强度;采用疲劳试验机...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 热障涂层
        1.1.2 表面改性技术
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 等离子体电解氧化制备纳米陶瓷层的研究现状
        1.2.2 表面喷丸强化研究现状
        1.2.3 激光重熔技术研究现状
        1.2.4 表面强化-等离子体电解氧化复合涂层
    1.3 课题研究目的和主要内容
2 实验方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 试样原材料
        2.1.2 喷丸强化
        2.1.3 激光表面重熔
        2.1.4 等离子体电解氧化工艺
    2.2 实验药品及仪器
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 实验设备
    2.3 组织表征与性能测试
        2.3.0 金相组织分析
        2.3.1 扫描形貌分析
        2.3.2 物相分析
        2.3.3 结构分析
        2.3.4 显微硬度测定
        2.3.5 残余应力测定
        2.3.6 厚度测试
        2.3.7 断裂韧性、弯曲强度性能测试
        2.3.8 隔热性能测试
        2.3.9 热冲击性能测试
        2.3.10 常温旋弯疲劳测试
        2.3.11 模拟
    2.4 技术路线
3 铝合金表面喷丸改性复合PEO层研究
    3.1 铝硅系多元合金微观组织形貌
    3.2 喷丸强化对铝硅系多元合金的微观组织的影响
        3.2.1 钢球喷丸对铝硅系多元合金的微观组织的影响
        3.2.2 玻璃球喷丸对铝硅系多元合金的微观组织的影响
        3.2.3 陶瓷球喷丸对铝硅系多元合金的微观组织的影响
    3.3 喷丸强化对铝硅系多元合金性能的影响
        3.3.1 钢球喷丸对铝硅系多元合金性能的影响
        3.3.2 玻璃球喷丸对铝硅系多元合金性能的影响
        3.3.3 陶瓷球喷丸对铝硅系多元合金性能的影响
    3.4 喷丸强化-等离子电解氧化复合涂层的微观组织形貌
    3.5 喷丸强化-等离子体电解氧化复合层的性能研究
    3.6 本章小结
4 铝合金表面重熔改性复合PEO层研究
    4.1 激光表面重熔对铝合金组织形貌的影响
        4.1.1 激光功率对铝合金组织形貌的影响
        4.1.2 激光表面重熔不同深度的组织形貌
    4.2 激光重熔对铝硅系多元合金性能的影响
    4.3 激光表面重熔对等离子体电解氧化层微观形貌的影响
    4.4 激光重熔-PEO对铝合金性能的影响
    4.5 本章小结
5 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3798825