镁锂合金微弧氧化涂层制备及热控性能研究

发布时间：2017-08-28 18:16

  本文关键词：镁锂合金微弧氧化涂层制备及热控性能研究

  更多相关文章： 微弧氧化 热控涂层 镁锂合金 发射光谱

【摘要】：为了适应空间飞行器的轻量化和热防护需求,提高镁锂合金在空间领域的应用范围,本文采用微弧氧化法(MAO)在镁锂合金表面制备了低吸收率高发射率的热控涂层,利用粗糙度仪、厚度仪、SEM、XRD、XPS和EDS等方法对涂层的结构组成进行表征,测试热控性能,分析了涂层结构组成与热控性能的关系。通过发射光谱(OES)技术分析MAO火花放电过程,探索了电击穿火花放电机理及其对涂层结构组成及生长过程的影响。硅酸盐体系获得的涂层具有典型的多孔结构,主要组成是Mg O和Mg2Si O4。延长反应时间、提高电流密度和增大电解液浓度,能够提高涂层的厚度和粗糙度。Mg-4Li涂层表面倾向于形成颗粒聚集体结构而Mg-9Li涂层倾向于形成突起结构。相对基体,MAO涂层显著降低吸收率和提高发射率。延长反应时间、提高电流密度和增大电解液浓度,均能够有效降低吸收率提高发射率,改善MAO涂层的热控性能。磷酸盐体系获得的热控涂层表面孔洞更大、数量更少。低频下涂层由晶相Mg3(PO4)2和Mg O组成,而高频下涂层由晶相Mg O和非晶相Mg3(PO4)2组成。降低电流密度和延长反应时间,可以使涂层表面完整、增加涂层厚度,提高涂层的热控性能。提高电解液浓度,Mg-4Li涂层热控性能升高,而Mg-9Li涂层的热控性能降低。硅酸盐体系下MAO放电发射光谱主要对应Na、Li和Mg等元素。光谱计算表明MAO火花放电的电子浓度(Ne)在2.689×1016/cm3左右,电子浓度与MAO击穿电流对应,在电解液体系及基体材料一定的条件下,电参数对电子浓度影响不大。离子温度(Te)与涂层生长电流对应,随电源输出能量的增多,离子温度逐渐升高,涂层生长速度加快。磷酸盐体系下MAO放电光谱主要为Na和Li元素的放电。该体系下单脉冲能量强度使得高频和低频下Te差距较大,在液淬作用下导致涂层中不同晶型的物相形成和涂层微观结构的变化。
【关键词】：微弧氧化 热控涂层 镁锂合金 发射光谱
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究的目的及意义10-11
• 1.2 镁锂合金概述11-13
• 1.2.1 镁锂合金物理特性11-12
• 1.2.2 镁锂合金的发展12
• 1.2.3 镁锂合金的表面改性12-13
• 1.3 镁锂合金微弧氧化技术研究13-16
• 1.3.1 微弧氧化概述13-15
• 1.3.2 微弧氧化电源模式及工艺条件15
• 1.3.3 微弧氧化在镁锂合金上的应用15-16
• 1.4 热控涂层研究现状16-17
• 1.4.1 热控涂层概述16-17
• 1.4.2 微弧氧化在热控涂层的应用17
• 1.5 微弧氧化光谱研究现状17-18
• 1.6 本课题研究的主要内容18-20
• 第2章 实验材料与研究方法20-25
• 2.1 研究材料和试样前处理20-21
• 2.1.1 研究材料20
• 2.1.2 实验药品20
• 2.1.3 试件前处理20-21
• 2.2 实验装置和流程21-22
• 2.2.1 实验装置21-22
• 2.2.2 实验流程22
• 2.3 微弧氧化陶瓷涂层的表征22-23
• 2.3.1 涂层粗糙度表征22
• 2.3.2 涂层厚度表征22
• 2.3.3 涂层形貌表征22-23
• 2.3.4 涂层成分的表征23
• 2.4 微弧氧化陶瓷涂层的性能测试23-25
• 2.4.1 涂层发射率测试23
• 2.4.2 涂层吸收率测试23-25
• 第3章 硅酸盐体系微弧氧化热控涂层制备和表征25-43
• 3.1 电源频率对涂层的影响25-29
• 3.1.1 电源频率对槽压曲线的影响25-26
• 3.1.2 电源频率对厚度/粗糙度影响26
• 3.1.3 电源频率对表面形貌的影响26-27
• 3.1.4 电源频率对相组成的的影响27-28
• 3.1.5 电源频率对热控性能的影响28-29
• 3.2 反应时间对涂层的影响29-33
• 3.2.1 反应时间对厚度/粗糙度的影响29
• 3.2.2 反应时间对表面形貌的影响29-32
• 3.2.3 反应时间对相组成的影响32
• 3.2.4 反应时间对热控性能的影响32-33
• 3.3 电流密度对涂层的影响33-38
• 3.3.1 电流密度对槽压曲线的影响33-34
• 3.3.2 电流密度对厚度/粗糙度影响34
• 3.3.3 电流密度对表面形貌的影响34-36
• 3.3.4 电流密度对相组成的影响36-37
• 3.3.5 电流密度对热控性能的影响37-38
• 3.4 电解液浓度对涂层的影响38-42
• 3.4.1 电解液浓度为槽压曲线的影响38
• 3.4.2 电解液浓度对厚度/粗糙度的影响38-39
• 3.4.3 电解液浓度对表面形貌的影响39-41
• 3.4.4 电解液浓度对相组成的影响41
• 3.4.5 电解液浓度对热控性能的影响41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 磷酸盐体系微弧氧化热控涂层制备和表征43-64
• 4.1 电源频率对涂层的影响43-47
• 4.1.1 电源频率对槽压的影响43-44
• 4.1.2 电源频率对厚度/粗糙度的影响44-45
• 4.1.3 电源频率对表面形貌的影响45
• 4.1.4 电源频率对相组成的影响45-46
• 4.1.5 电源频率对热控性能的影响46-47
• 4.2 反应时间对涂层的影响47-55
• 4.2.1 反应时间对厚度/粗糙度的影响47-48
• 4.2.2 反应时间对表面形貌影响48-50
• 4.2.3 反应时间对相组成的影响50-52
• 4.2.4 反应时间对截面形貌影响52-54
• 4.2.5 反应时间对热控性能的影响54-55
• 4.3 电流密度对涂层的影响55-58
• 4.3.1 电流密度对槽压曲线的影响55-56
• 4.3.2 电流密度对厚度的影响56
• 4.3.3 电流密度对表面形貌的影响56-58
• 4.3.4 电流密度对相组成的影响58
• 4.3.5 电流密度对热控性能的影响58
• 4.4 电解液浓度对涂层的影响58-62
• 4.4.1 电解液浓度对槽压曲线的影响59
• 4.4.2 电解液浓度对厚度的影响59-60
• 4.4.3 电解液浓度对表面形貌的影响60-61
• 4.4.4 电解液浓度对相组成的影响61-62
• 4.4.5 电解液浓度对热控性能的影响62
• 4.5 本章小结62-64
• 第5章 镁锂合金微弧氧化光谱及反应过程分析64-80
• 5.1 硅酸盐体系微弧氧化光谱分析64-71
• 5.1.1 微弧氧化光谱特性64-66
• 5.1.2 不同电流密度对光谱的影响66-69
• 5.1.3 硅酸盐体系微弧氧化反应过程分析69-71
• 5.2 磷酸盐体系微弧氧化光谱分析71-78
• 5.2.1 微弧氧化光谱特性71-73
• 5.2.2 不同电源频率对光谱的影响73-75
• 5.2.3 磷酸盐体系微弧氧化反应过程分析75-77
• 5.2.4 不同锂含量对微弧氧化光谱的影响77-78
• 5.3 本章小结78-80
• 结论80-81
• 参考文献81-86
• 攻读学位期间发表的学术论文86-88
• 致谢88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 景晓燕;袁艺;于方;宋来文;张密林;王涛;朱果逸;;镁锂合金表面耐蚀微弧氧化膜的研究[J];稀有金属材料与工程;2009年07期

2 邹广平;唱忠良;陈思;王瑞瑞;张密林;;冲击载荷作用下Mg-Li合金的力学性能及显微组织[J];稀有金属材料与工程;2012年03期

3 曹克宁;白晶莹;王景润;李力;赵准;;钒盐对AZ40M镁合金微弧氧化膜层热控性能的影响[J];功能材料;2014年05期

4 沙桂英,徐永波,韩恩厚,于涛,刘路,高国忠;高速冲击载荷下Mg-Li合金的动态裂纹扩展行为[J];航空材料学报;2005年05期

5 曹得莉;陈玉强;;Mg-Li合金表面沉积Ti/TiN复合薄膜提高合金抗腐性的研究[J];黑龙江科技信息;2010年28期

6 仲志国;卢志文;赵亚忠;;镁锂合金的研究进展[J];热加工工艺;2012年04期

7 罗列超,赵荣根,孟佳,陈杰锋;航天器用铝光亮阳极氧化涂层特性研究[J];无机材料学报;2002年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 李思振;白晶莹;冯立;张立功;崔庆新;赵贵梅;姜文武;;镁合金微弧氧化热控膜层制备技术研究[A];第九届全国表面工程大会暨第四届全国青年表面工程论坛论文集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 马春香;镁锂合金微弧氧化膜抗腐蚀及摩擦磨损性能研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

，

本文编号：748821