使用微弧氧化技术提高铝合金搅拌摩擦焊焊缝性能

发布时间：2017-12-09 18:02

本文关键词：使用微弧氧化技术提高铝合金搅拌摩擦焊焊缝性能

【摘要】：本研究使用微弧氧化(Micro-arc Oxidation)技术在铝合金及其搅拌摩擦焊焊缝表面制备陶瓷膜层,研究了工艺参数对陶瓷膜层耐蚀性能的影响,并分析了在相同工艺参数下,铝合金及其搅拌摩擦焊焊缝的成膜机理。实验采用硅酸盐体系制备陶瓷膜层,添加剂为氢氧化钠。使用日本理学D-MAXIIA型X射线衍射仪(XRD)对陶瓷膜层进行相组成测试,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)及扫描电子显微镜(SEM)观察陶瓷膜层的表面形貌,并利用Imagepro-plus软件测定微弧氧化膜层的表面孔隙率及孔径,使用金相定量分析光学显微镜观察陶瓷膜的截面形貌,膜层厚度由Imagepro-plus软件测量得到,使用激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)评价陶瓷膜层的表面粗糙度。通过电化学工作站(IVIUMSTAT)对陶瓷膜层的耐腐蚀性能进行评价,并使用Zsimpwin软件对实验结果进行分析,评价陶瓷膜层的耐腐蚀性能。实验改变的工艺参数如下：硅酸钠浓度(10g/L,15g/L,20g/L)、电流密度(7A/dm2,10A/dm2,12A/dm2,15 A/dm2)、电源频率(3OOHz,500Hz,700Hz,900Hz)、氧化时间(20min,40min,60min)。实验结果表明：随着硅酸钠浓度的升高,陶瓷膜层中γ-Al2O3的含量降低,陶瓷膜层的表面孔隙率及孔径不断减小,膜层的厚度及表面粗糙度呈现先上升后下降的趋势,其耐腐蚀性能随着硅酸钠浓度的升高而升高,当硅酸钠浓度为20g/L时,陶瓷膜层的耐腐蚀性能最佳；随着电流密度的增加,陶瓷膜层中γ-Al2O3的含量随之降低,其表面孔隙率呈现先增大后减小的趋势,膜层膜表面微孔的孔径、表面粗糙度及厚度越来越大,膜层的耐腐蚀性能先上升后下降,当电流密度为10A/dm2时,膜层的耐腐蚀性能最佳；随着频率的上升,陶瓷膜层中γ-Al203的含量降低,膜层的表面孔隙率呈增大趋势,孔径及表面粗糙度呈减小趋势,膜层厚度先上升后下降,膜层的耐腐蚀性能不断上升,当电源频率为900Hz时,膜层的耐腐蚀性能最佳；随着氧化时间的延长,陶瓷膜层中γ-Al203的含量降低,表面孔隙率呈现下降趋势,孔径、表面粗糙度及厚度呈现增大趋势,膜层的耐腐蚀性降低,当氧化时间为20min时,膜层的耐腐蚀性能最佳。铝合金基体的致密层的厚度、疏松层的厚度及总厚度均低于FSW焊缝基体,这是因为FSW焊缝的起弧电压低于铝合金的起弧电压(181V260V), FSW焊缝停留在普通阳极阶段及火花放电现象阶段的时间短,且由于火花放电阶段的成膜速率较低,故在火花放电阶段停留的时间越短,陶瓷膜层的厚度越大。
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

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