镁合金微弧氧化处理面积对负载特性及膜层性能影响的研究
发布时间：2021-09-27 22:31
为了提高镁合金微弧氧化单次处理的表面积,加快技术的推广与转化,需要对生产工艺进行进一步的开发。而在实验中发现:由于工业生产中工件的表面积远大于科研用的小试样,二者的负载特性有明显不同,因此负载适应性要求也不同。为了明确二者的负载特性区别,本文通过改变试样表面积去研究负载特性、电弧状态、膜层性能和膜层厚度的变化规律,并确定不同的负载特性与电源模式相匹配的问题。通过使用LCR测试仪和示波器对四种不同面积的试样进行不同阶段的等效电阻、等效电容和电压、电流波形的采集,并同步使用高速摄像机对不同阶段的电弧状态进行拍摄,对比观察其变化规律,分析不同电弧状态对膜层表面结构的影响。将记录的负载电压波形的上升沿进行分析,并通过MATLAB软件对下降沿波形进行拟合,分析电容性负载的放电时间常数。通过对电压波形的分析后,建立负载等效电路,并通过Simulink对其进行仿真以及验证。用测厚仪测量膜层厚度,用SEM对膜层截面和表面微观结构进行拍摄分析,再对膜层进行耐蚀性能的检测,并对比分析负载特性及电弧状态对膜层性能的影响。试验结果表明:通过对微弧氧化过程和电压波形的分析,建立了两个阶段的镁合金微弧氧化负载电路...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等效电路
硕士学位论文9图1.2微弧氧化等效电路其中R1表征电路中不变的电阻如导线电阻、试样本身电阻和电解液电阻；C1是双电层电容，双电层是由金属试样与电解液界面、阴极极板与溶液双侧的游离电荷组成，R1和C1组成的是非法拉第过程；而R2、C2和R3组成法拉第阻抗，其中R2代表膜层的电阻，C2为电解液和膜层孔所构成的电容，R3是电化学反应生成的电阻，C2和R3表示与电化学反应有关的电极和电解液界面之间电荷转移的相关量。AzamatR.Fatkullin等人[68,69]研究了正负脉冲电压对PEO过程的表面特性和等效电路的影响，从记录电压和电流瞬态出发，并且用MATLAB拟合工具箱对瞬态进行逼近，得到函数，由得到的公式对波形的瞬态进行拟合。通过对涂层的形貌电瞬态的联合分析，提出了不同的等效电路，并将原理图中的各元件与微弧氧化涂层对应起来，如图1.3（a）和（b）是较高的正电压下的对应图，图1.3（c）和（d）是较低正电压下的对应图。图1.3等效电路与膜层对应图其中R1和C1代表微弧氧化膜层的多孔部分，有强烈的微放电在其中燃烧，而R2和C2为在膜层底部与基体界面处较薄的致密层。对于较低的正电压，仅有R1和C1代表整个涂层，而这些元件的值随时都在变化。并采用由电阻、电容、电感和理想二极管组成的二阶非线性电路可以模拟PEO过程中电压和电流的暂态过程。本课题组的陈明[32]、王鹏等人[70]通过对单极性以及双极性输出方式下的负载波形分析研究后，建立了如下图1.4所示的负载等效电路模型。研究结果表明微弧氧化过程中
硕士学位论文9图1.2微弧氧化等效电路其中R1表征电路中不变的电阻如导线电阻、试样本身电阻和电解液电阻；C1是双电层电容，双电层是由金属试样与电解液界面、阴极极板与溶液双侧的游离电荷组成，R1和C1组成的是非法拉第过程；而R2、C2和R3组成法拉第阻抗，其中R2代表膜层的电阻，C2为电解液和膜层孔所构成的电容，R3是电化学反应生成的电阻，C2和R3表示与电化学反应有关的电极和电解液界面之间电荷转移的相关量。AzamatR.Fatkullin等人[68,69]研究了正负脉冲电压对PEO过程的表面特性和等效电路的影响，从记录电压和电流瞬态出发，并且用MATLAB拟合工具箱对瞬态进行逼近，得到函数，由得到的公式对波形的瞬态进行拟合。通过对涂层的形貌电瞬态的联合分析，提出了不同的等效电路，并将原理图中的各元件与微弧氧化涂层对应起来，如图1.3（a）和（b）是较高的正电压下的对应图，图1.3（c）和（d）是较低正电压下的对应图。图1.3等效电路与膜层对应图其中R1和C1代表微弧氧化膜层的多孔部分，有强烈的微放电在其中燃烧，而R2和C2为在膜层底部与基体界面处较薄的致密层。对于较低的正电压，仅有R1和C1代表整个涂层，而这些元件的值随时都在变化。并采用由电阻、电容、电感和理想二极管组成的二阶非线性电路可以模拟PEO过程中电压和电流的暂态过程。本课题组的陈明[32]、王鹏等人[70]通过对单极性以及双极性输出方式下的负载波形分析研究后，建立了如下图1.4所示的负载等效电路模型。研究结果表明微弧氧化过程中
【参考文献】：
期刊论文
[1]负电压对2A50铝合金微弧氧化陶瓷层微观结构和耐磨性能的影响[J]. 李小晶,文帅,符博洋,毛昕,张敏,王启伟,陈平. 表面技术. 2019(07)
[2]微弧氧化及其在镁合金腐蚀防护领域的研究进展[J]. 崔学军,平静. 中国腐蚀与防护学报. 2018(02)
[3]镁合金微弧氧化技术研究概况[J]. 姜迅,徐晋勇,高成,周逸群. 热加工工艺. 2015(18)
[4]大面积钛合金工件微弧氧化膜层性能研究[J]. 刘晓鹤,石绪忠,张益豪,张俊旭. 材料开发与应用. 2015(04)
[5]镁合金开发应用现状及其发展策略[J]. 任朋立. 新材料产业. 2014(04)
[6]工艺参数对较大面积铝合金微弧氧化制备能耗的影响[J]. 付国华,徐晋勇,黄琼琼,陈静,顾幸,张应红. 腐蚀科学与防护技术. 2013(02)
[7]镁合金微弧氧化的负载模型及仿真分析[J]. 王鹏,马跃洲,杨亮,彭飞. 材料保护. 2012(09)
[8]微弧氧化技术较阳极氧化的发展优势[J]. 王亚伟,廉继英,张柳丽,张颖杰. 现代商贸工业. 2011(21)
[9]微弧氧化脉冲电源的负载模型及其定量表征[J]. 赵玉峰,杨威,杨世彦. 材料工程. 2011(06)
[10]镁合金的特点及应用现状[J]. 屈伟平,高崧. 金属世界. 2011(02)
博士论文
[1]电参数、电解液及其交互作用对微弧氧化膜微观结构及耐蚀性的影响[D]. 安凌云.兰州理工大学 2019
[2]AZ91D镁合金微弧氧化膜生长过程及机理的研究[D]. 董海荣.兰州理工大学 2015
[3]铝合金微弧氧化—电泳复合涂层耐腐蚀性能的研究[D]. 李世杰.河北工业大学 2015
[4]大面积铝合金局部放电微弧氧化及热阻隔膜层制备[D]. 张欣盟.哈尔滨工业大学 2011
[5]镁合金微弧氧化微区电弧放电机理及电源特性的研究[D]. 陈明.兰州理工大学 2010
硕士论文
[1]医用钛合金表面微弧氧化膜层制备工艺及性能的研究[D]. 李兴照.长春工业大学 2016
[2]大面积镁合金件微弧氧化配套装置的探索[D]. 王财栋.兰州理工大学 2011
本文编号：3410732
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等效电路
硕士学位论文9图1.2微弧氧化等效电路其中R1表征电路中不变的电阻如导线电阻、试样本身电阻和电解液电阻；C1是双电层电容，双电层是由金属试样与电解液界面、阴极极板与溶液双侧的游离电荷组成，R1和C1组成的是非法拉第过程；而R2、C2和R3组成法拉第阻抗，其中R2代表膜层的电阻，C2为电解液和膜层孔所构成的电容，R3是电化学反应生成的电阻，C2和R3表示与电化学反应有关的电极和电解液界面之间电荷转移的相关量。AzamatR.Fatkullin等人[68,69]研究了正负脉冲电压对PEO过程的表面特性和等效电路的影响，从记录电压和电流瞬态出发，并且用MATLAB拟合工具箱对瞬态进行逼近，得到函数，由得到的公式对波形的瞬态进行拟合。通过对涂层的形貌电瞬态的联合分析，提出了不同的等效电路，并将原理图中的各元件与微弧氧化涂层对应起来，如图1.3（a）和（b）是较高的正电压下的对应图，图1.3（c）和（d）是较低正电压下的对应图。图1.3等效电路与膜层对应图其中R1和C1代表微弧氧化膜层的多孔部分，有强烈的微放电在其中燃烧，而R2和C2为在膜层底部与基体界面处较薄的致密层。对于较低的正电压，仅有R1和C1代表整个涂层，而这些元件的值随时都在变化。并采用由电阻、电容、电感和理想二极管组成的二阶非线性电路可以模拟PEO过程中电压和电流的暂态过程。本课题组的陈明[32]、王鹏等人[70]通过对单极性以及双极性输出方式下的负载波形分析研究后，建立了如下图1.4所示的负载等效电路模型。研究结果表明微弧氧化过程中
硕士学位论文9图1.2微弧氧化等效电路其中R1表征电路中不变的电阻如导线电阻、试样本身电阻和电解液电阻；C1是双电层电容，双电层是由金属试样与电解液界面、阴极极板与溶液双侧的游离电荷组成，R1和C1组成的是非法拉第过程；而R2、C2和R3组成法拉第阻抗，其中R2代表膜层的电阻，C2为电解液和膜层孔所构成的电容，R3是电化学反应生成的电阻，C2和R3表示与电化学反应有关的电极和电解液界面之间电荷转移的相关量。AzamatR.Fatkullin等人[68,69]研究了正负脉冲电压对PEO过程的表面特性和等效电路的影响，从记录电压和电流瞬态出发，并且用MATLAB拟合工具箱对瞬态进行逼近，得到函数，由得到的公式对波形的瞬态进行拟合。通过对涂层的形貌电瞬态的联合分析，提出了不同的等效电路，并将原理图中的各元件与微弧氧化涂层对应起来，如图1.3（a）和（b）是较高的正电压下的对应图，图1.3（c）和（d）是较低正电压下的对应图。图1.3等效电路与膜层对应图其中R1和C1代表微弧氧化膜层的多孔部分，有强烈的微放电在其中燃烧，而R2和C2为在膜层底部与基体界面处较薄的致密层。对于较低的正电压，仅有R1和C1代表整个涂层，而这些元件的值随时都在变化。并采用由电阻、电容、电感和理想二极管组成的二阶非线性电路可以模拟PEO过程中电压和电流的暂态过程。本课题组的陈明[32]、王鹏等人[70]通过对单极性以及双极性输出方式下的负载波形分析研究后，建立了如下图1.4所示的负载等效电路模型。研究结果表明微弧氧化过程中
【参考文献】：
期刊论文
[1]负电压对2A50铝合金微弧氧化陶瓷层微观结构和耐磨性能的影响[J]. 李小晶,文帅,符博洋,毛昕,张敏,王启伟,陈平. 表面技术. 2019(07)
[2]微弧氧化及其在镁合金腐蚀防护领域的研究进展[J]. 崔学军,平静. 中国腐蚀与防护学报. 2018(02)
[3]镁合金微弧氧化技术研究概况[J]. 姜迅,徐晋勇,高成,周逸群. 热加工工艺. 2015(18)
[4]大面积钛合金工件微弧氧化膜层性能研究[J]. 刘晓鹤,石绪忠,张益豪,张俊旭. 材料开发与应用. 2015(04)
[5]镁合金开发应用现状及其发展策略[J]. 任朋立. 新材料产业. 2014(04)
[6]工艺参数对较大面积铝合金微弧氧化制备能耗的影响[J]. 付国华,徐晋勇,黄琼琼,陈静,顾幸,张应红. 腐蚀科学与防护技术. 2013(02)
[7]镁合金微弧氧化的负载模型及仿真分析[J]. 王鹏,马跃洲,杨亮,彭飞. 材料保护. 2012(09)
[8]微弧氧化技术较阳极氧化的发展优势[J]. 王亚伟,廉继英,张柳丽,张颖杰. 现代商贸工业. 2011(21)
[9]微弧氧化脉冲电源的负载模型及其定量表征[J]. 赵玉峰,杨威,杨世彦. 材料工程. 2011(06)
[10]镁合金的特点及应用现状[J]. 屈伟平,高崧. 金属世界. 2011(02)
博士论文
[1]电参数、电解液及其交互作用对微弧氧化膜微观结构及耐蚀性的影响[D]. 安凌云.兰州理工大学 2019
[2]AZ91D镁合金微弧氧化膜生长过程及机理的研究[D]. 董海荣.兰州理工大学 2015
[3]铝合金微弧氧化—电泳复合涂层耐腐蚀性能的研究[D]. 李世杰.河北工业大学 2015
[4]大面积铝合金局部放电微弧氧化及热阻隔膜层制备[D]. 张欣盟.哈尔滨工业大学 2011
[5]镁合金微弧氧化微区电弧放电机理及电源特性的研究[D]. 陈明.兰州理工大学 2010
硕士论文
[1]医用钛合金表面微弧氧化膜层制备工艺及性能的研究[D]. 李兴照.长春工业大学 2016
[2]大面积镁合金件微弧氧化配套装置的探索[D]. 王财栋.兰州理工大学 2011
本文编号：3410732
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