微弧氧化过程中裂纹和孔洞的形成方式及超声波影响的研究

发布时间：2020-08-31 21:40

　　 本文通过运用自制的WH-1A型微弧氧化设备对铝基试样进行微弧氧化处理,并利用本组自主研发的电化学方法将膜层从试样上剥离,以单独研究微弧氧化膜层的性能与结构。通过利用6061铝合金内不同金属元素对氧的吸附能力不同,研究裂纹、孔洞的不同产生方式。并通过引入超声波的方式,改变微弧氧化过程中膜层的生长状态,系统研究了外加超声波对微弧氧化过程的影响。研究结果表明:预制高温氧化膜的6061铝合金试样表面的预制氧化膜中Mg元素含量远高于6061合金基体试样。基于此,可以将Mg元素作为区分微弧氧化过程中不同物相的示踪元素。由此发现,在不同微弧氧化时间的试样表面的裂纹和孔洞周围存在Mg元素含量不同的物相。由此可知裂纹和孔洞的产生方式不仅是在微弧放电过程中的膜层破损,还可能是由于微弧氧化过程中产生的高温使得膜层中的不同物相熔融流动堆积在一起,形成组合缝和组合孔洞。为改善微弧氧化中后期放电不均匀的现象并提高膜层性能,在微弧氧化过程中引入超声波。通过对比两种条件下膜层表面和断面的SEM和EDS分析研究发现,超声波具有均化放电分布点,细化放电通道,抑制陶瓷层的击穿阻抗非均匀演变的作用。加入超声波能提高相同时间下微弧氧化陶瓷层的表面平整度,减小相同微弧氧化时间下微弧氧化陶瓷层的击穿孔洞及裂纹尺寸并相应提高孔洞和裂纹的分布密度;通过相应不同时间试样的XRD对比分析发现,加入超声波能促进微弧氧化陶瓷层中的γ-Al_2O_3向α-Al_2O_3的物相转变;通过相应的电化学性能测试分析发现,加入超声波能提高微弧氧化陶瓷层的耐蚀性。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG174.4
【部分图文】：

而且在实验过程中的高温氧化炉内要保持空气流通。弧氧化实验设备验设备中的实验使用本课题组自主研发的 WH-1A 型微弧氧化控制理，其装置示意图如 2-1 所示。其使用电源的电压工作范V，电流的工作范围大致在 0~50A 之间，50Hz 的固定输出频正负向脉冲电压可在 1:5~5:1 之间调节。如图 2-1 b 所示，包括高压电源、电源控制器、不锈钢槽、试样、电解液、搅其中不锈钢槽连接电源阴极，试样通过铝导线电源阳极，电导体，搅拌器和温控系统共同控制温度，实验过程中电解液5℃以下。(

涂层方法手段(如用 NaOH 溶液浸泡试样[64]，用溴水+HgCl2溶液浸泡试样[66]等)剥离涂层的效果来溶液不环保，有的甚至有剧毒性。基于此，离膜层的新方法，设备简图如 2-2 所示，具体同砂纸打磨试样的一面，使膜层打磨完全而数为 3.5%的 NaCl 溶液 2L。控制柜调到直流电模式，试样连接电源正极 2-2 所示。剥离过程中不断调整电压以将电流浸入电解液，进行电化学剥离，每次浸入约全部溶解后再将试样向电解液内深入 1mm， 5 次，直至将基体剥离干净。

X 射线衍射仪（D/MAX-RB）对所制得的微弧检测，其工作电压为 40kV，电流为 100mA，扫 0.02o，扫描范围选用 10-80o，对得到的 XRD 图。检测学仪器为郑州世瑞思公司生产的 RST5200F 系验试样的耐蚀性检测仪器。测量所用的容器使测量溶液中的暴露面积为 1cm2。测试过程为标试样、参比电极为饱和甘汞电极、铂电极为辅图 2-3 所示。过程中将质量分数为 0.5%NaCl 溶

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本文编号：2809354