微弧氧化/颗粒复合膜层生长机理与关键制备技术研究
发布时间：2022-01-09 06:46
本文针对微弧氧化过程中局部放电机制不清、温度分布存在争议、第二相粒子作用规律复杂等与微弧氧化膜层性能密切相关的研究难点,设计搭建了原位连续观测系统,通过膜层的组织结构分析与耐蚀、耐磨性能评价,系统研究了铝合金在Na2SiO3-Na5P3O10-CH3COONa电解液体系中的微弧氧化行为与机理。采用添加第二相颗粒的方法制备了微弧氧化/强化颗粒复合膜,利用组织结构观察和膜层分析等手段研究了微弧氧化/强化颗粒复合膜的成膜机理,对比分析了微弧氧化/（ZrO2和h-BN）复合膜的耐磨和耐蚀行为。结合理论分析,探讨了微弧氧化过程中放电特征、微弧氧化复合膜层生长规律与机制,明确了高性能复合膜层制备的关键技术参数,主要研究结果如下:（1）原位连续观测了微弧氧化过程中局部微弧放电行为,放电产生的高温使基体金属及其氧化物熔融甚至气化,熔池中心为放电通道,随微弧氧化过程进行,电解液中水蒸气沿熔池通道逸出,熔融物体积增加。当熔融范围达到膜层厚度时,氧化膜发生击穿,在电解液冷却作用下熔融物迅速凝固,由于电荷导通火花放电停止,熔池停止增大,其尺寸和与膜层厚度一致。受生长机制影响微弧氧化膜非层状结构,无疏松层与致密...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１?ＭＡＯ过程中电压弧光随时间的变化??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]7075铝合金化学镀镍–磷/镍–磷–β-碳化硅双镀层的耐磨性[J]. 王丹丹,王晓刚,樊子民,邓丽荣,陆树河. 电镀与涂饰. 2018(23)
[2]稀土CeO2对AlCoCuFeMnNi高熵合金组织与性能的影响[J]. 彭竹琴,李俊魁,卢金斌,马明星,吴玉萍. 材料工程. 2018(08)
[3]电能量参数对微弧氧化技术及能耗影响的研究进展[J]. 陈泉志,童庆,黄德宇,蒋智秋,钱堃,李伟洲. 材料导报. 2018(S1)
[4]电解液中Na2WO4对Ti2AlNb微弧氧化膜结构及摩擦磨损性能的影响[J]. 刘小辉,王帅星,杜楠,赵晴,康佳,刘欢欢. 材料工程. 2018(02)
[5]CeO2对铝合金表面激光熔覆增材制造Ni60合金层组织及耐蚀性影响[J]. 王成磊,高原,张光耀. 稀有金属材料与工程. 2017(08)
[6]TC4钛合金微弧氧化六方氮化硼复合膜的组构及摩擦学行为[J]. 赵晴,王伟,王力强,王帅星,杜楠,文庆杰. 材料保护. 2015(06)
[7]添加剂对铝基复合材料微弧氧化膜层性能的影响[J]. 杨艳,穆耀钊,孙长涛,费航军,张镜斌. 热加工工艺. 2014(04)
[8]Cr2O3微粒对Ti6Al4V微弧氧化膜结构及磨损行为的影响[J]. 王帅星,赵晴,张小明,刘道新,杜楠. 材料热处理学报. 2014(02)
[9]电解液中硝酸镧添加剂对铝合金微弧氧化的影响[J]. 汪波,张晓燕,周小淞,李慧. 铸造技术. 2013(06)
[10]纳米ZnO添加剂对新型铸造铝合金微弧氧化膜层的影响[J]. 周小淞,雷源源,张晓燕,吴德凤. 兵器材料科学与工程. 2013(03)
博士论文
[1]微弧氧化膜孔形成及复合膜层减磨性的研究[D]. 李振伟.哈尔滨工业大学 2018
[2]铝合金微弧氧化膜封闭处理及其耐蚀机理研究[D]. 窦宝捷.哈尔滨工程大学 2017
[3]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]微弧氧化膜层生长机理及影响因素的研究[D]. 何东磊.燕山大学 2014
[2]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
[3]微弧氧化在船用柴油机铝合金活塞上的应用[D]. 彭俊杰.大连海事大学 2010
[4]铝合金表面微弧氧化陶瓷膜制备工艺试验设计[D]. 全伟.武汉理工大学 2010
本文编号：3578174
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１?ＭＡＯ过程中电压弧光随时间的变化??
微弧氧化／颗粒复合膜层生长机理与关键制备技术研宄??小孔隙大孔隙??陶瓷层陶瓷层气泡２气泡１??７：－：－??：＾?＾?．＊＃？■?＊ｗ?．．嫌．／?．嫌《ｗ．痛．’．ｗ?？ｊ＊＊．?ｗ．讀??ｆ基体?电解液３??邏??／?Ｉ?欲祕祕：幽‘撕似樣■?■—雜嫌娜》??辦撕?雜—??图２．２阳极界面模型??－ｅｒ＾?—???????＾■＊－＾??＼?１??ｔ．??Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ：?Ｎａ２Ｓｉ０３＋Ｋ０Ｈ?Ｉ??ｆ?Ｘ°＼＼ｅｌＴ＼?１?）??ｇ?，，，?＜、，、、＇《＂，，，＂ｉ；？Ｗ，?？、＊’＜，?－＂＂?ｙ／＞？ｒ?，ｙｙ，Ａ＾ｙ?ｙ？?－，?＾?＾，，ｙ＾?＾?Ｖ＂，?？＂??Ｉ；?；；：Ｘ＇＾－?＇ｊｔ＾＾ｉｌＡｌｕｍｉｍ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?＾?Ｊ?＾，＇＜＇：Ｈｌ?＼??＇?－?＿＇?、？一?＇／；１＊￣＊＊＇４ｖ）??图２．３铝ＭＡＯ过程中的放电模型Ｍ??Ｃｈｅｎｇ等人［４３］通过研究Ａｌ－Ｃｕ－Ｌｉ合金在硅酸盐电解液体系中的ＭＡＯ，发现了??第四类放电的存在（如图２．４所示）。通过对膜层形貌和成分的研究，研究者认为??第四类放电发生在膜层中内外层界面附近较大的孔洞内。这类放电会引起膜层向内??生长和增加膜层对桂酸根的吸收。同时Ｄ类放电和其它放电一起能够加热、软化外??部膜层，以保证外部膜层可以被内部膜层形成过程中产生的气体压力向外推移。??８??
?北京科技大学博士学位论文???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｓｉ－ｒｉｃｈ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??＇?ａ?Ｂｙ＼?Ｅ?Ａ?Ｃ??ｉ?－?ＰａｎｃａｋｅＴ?Ｉ＂＇??Ｉ?｜?Ｐａｐｃａｋｅ?ｆ?Ｐａｎｃａｋｅ?１?，??＼，ｌ?ｙ?＾Ｘ，?（?Ｏｕｔｅｒ?ｌａｙｅｒ?＾?ｉ?＾??ＡＨＨＨＨＨｉｈｈｉｈｈｉｉｈｈｈｈｈｉｈｈｈｈｈｎｎｈｈｈｈｍｈｍｈｈＨＩＨＨＨＨＶ??图２．４稀硅酸酸钠电解液中改进的ＭＡＯ放电模型??Ｔｉｌｌｏｕｓ等［４４］通过膜层的叠加研宄了?２２１４－Ｔ６铝合金微弧氧化膜层孔隙度的三维??分布，如图２．５、２．６所示。??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??曙麗；??ｌｎｉｅｒｆａｃｅ?Ｌａｙｅｒ＾?／?＼??Ｓｕｂｓｉｄｅ??ｏｆ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??图２．５铝合金微弧氧化膜层孔隙度的三维分布??■■??ｉ?１?ｒｍｆＭｇｆＷ?ｉｎｉｉａ４ａｈｋ！！ｉ？＾（Ｍｌｌ？ｌｊ??＇／?邏??图２．６通过ＸＴＭ分析微弧氧化膜层平面图??（ａ）疏松层（ｂ）疏松／致密层（ｃ）致密层（ｄ）致密层与基体交界处??杨巍等Ｍ将微弧氧化过程分为初期成膜和后期生长两个过程。认为在初期成膜??过程中，电解液中的阴离子在电场力的作用下向阳极区附近移动，铝合金作为活性??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]7075铝合金化学镀镍–磷/镍–磷–β-碳化硅双镀层的耐磨性[J]. 王丹丹,王晓刚,樊子民,邓丽荣,陆树河. 电镀与涂饰. 2018(23)
[2]稀土CeO2对AlCoCuFeMnNi高熵合金组织与性能的影响[J]. 彭竹琴,李俊魁,卢金斌,马明星,吴玉萍. 材料工程. 2018(08)
[3]电能量参数对微弧氧化技术及能耗影响的研究进展[J]. 陈泉志,童庆,黄德宇,蒋智秋,钱堃,李伟洲. 材料导报. 2018(S1)
[4]电解液中Na2WO4对Ti2AlNb微弧氧化膜结构及摩擦磨损性能的影响[J]. 刘小辉,王帅星,杜楠,赵晴,康佳,刘欢欢. 材料工程. 2018(02)
[5]CeO2对铝合金表面激光熔覆增材制造Ni60合金层组织及耐蚀性影响[J]. 王成磊,高原,张光耀. 稀有金属材料与工程. 2017(08)
[6]TC4钛合金微弧氧化六方氮化硼复合膜的组构及摩擦学行为[J]. 赵晴,王伟,王力强,王帅星,杜楠,文庆杰. 材料保护. 2015(06)
[7]添加剂对铝基复合材料微弧氧化膜层性能的影响[J]. 杨艳,穆耀钊,孙长涛,费航军,张镜斌. 热加工工艺. 2014(04)
[8]Cr2O3微粒对Ti6Al4V微弧氧化膜结构及磨损行为的影响[J]. 王帅星,赵晴,张小明,刘道新,杜楠. 材料热处理学报. 2014(02)
[9]电解液中硝酸镧添加剂对铝合金微弧氧化的影响[J]. 汪波,张晓燕,周小淞,李慧. 铸造技术. 2013(06)
[10]纳米ZnO添加剂对新型铸造铝合金微弧氧化膜层的影响[J]. 周小淞,雷源源,张晓燕,吴德凤. 兵器材料科学与工程. 2013(03)
博士论文
[1]微弧氧化膜孔形成及复合膜层减磨性的研究[D]. 李振伟.哈尔滨工业大学 2018
[2]铝合金微弧氧化膜封闭处理及其耐蚀机理研究[D]. 窦宝捷.哈尔滨工程大学 2017
[3]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]微弧氧化膜层生长机理及影响因素的研究[D]. 何东磊.燕山大学 2014
[2]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
[3]微弧氧化在船用柴油机铝合金活塞上的应用[D]. 彭俊杰.大连海事大学 2010
[4]铝合金表面微弧氧化陶瓷膜制备工艺试验设计[D]. 全伟.武汉理工大学 2010
本文编号：3578174
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