铜盐体系镁合金MAO黑色膜层制备及热控性能研究

发布时间：2017-08-28 18:41

  本文关键词：铜盐体系镁合金MAO黑色膜层制备及热控性能研究

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【摘要】：镁合金作为“21世纪绿色工程金属结构材料”和“减重材料”,广泛应用于航空航天领域。为提高航空航天领域镁合金的热防护,本文利用微弧氧化技术在MB15镁合金表面制备热控涂层,对膜层的色度、厚度、粗糙度、微观形貌以及晶相组成进行表征,对膜层的吸收率和发射率进行测试,并探讨了膜层热控性能变化规律及其与组成结构的关系。硅酸钠体系和磷酸盐体系制备了多孔高发射率高吸收率膜层。硅酸钠体系中制备的膜层晶相组成为Mg O和Mg2Si O4;磷酸盐体系中制备膜层晶相组成高频时为Mg O;低频时为Mg O和Mg3(PO4)2。硫酸铜浓度增加,膜层颜色加深,厚度与粗糙度变化不大,吸收率和发射率同时增大。随着硅酸钠和磷酸盐浓度的增加,膜层颜色变浅,吸收率降低,发射率变化不大。两体系制备的膜层随电流密度和反应时间增大,膜层的颜色增加,膜层吸收率和发射率也同时增大。在磷酸盐电解液体系中掺杂Fe2+、Co2+、Ni2+离子后,膜层的颜色加深,厚度与粗糙度上升,膜层吸收率和发射率同时增大。总体而言,在硅酸钠电解液体系中所制备膜层的热控性能指标没有在磷酸盐体系中所制备膜层的热控性能指标高。铝酸钠体系中所制备了高吸收率低发射率热控涂层。膜层晶相组成主要为Mg Al2O4,随着铝酸钠浓度的增加,膜层表面微孔数量减少,膜层变得致密。硫酸铜浓度和反应时间的增加,膜层的颜色加深,厚度和粗糙度增大;而铝酸钠浓度和电源频率的增加,膜层的颜色变浅,厚度和粗糙度减小;电流密度的增加,膜层的颜色变化不大,但是其厚度和粗糙度增大。工艺条件影响膜层热控性能:随着硫酸铜浓度增加,电流密度和反应时间增大,膜层的吸收率与发射率同时增大;而随着铝酸钠浓度和频率的增加,膜层的吸收率与发射率同时降低。
【关键词】：镁合金 微弧氧化 黑色膜层 热控性能 铜盐
【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
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义9-10
• 1.2 镁合金微MAO技术概述10-12
• 1.2.1 镁合金MAO技术电解液体系10-12
• 1.2.2 镁合金MAO技术电参数12
• 1.3 镁合金MAO有色膜层研究现状12-13
• 1.4 镁合金MAO膜层的性能研究13-15
• 1.5 MAO技术制备热控涂层进展15-17
• 1.6 本论文研究内容17-18
• 第2章 实验材料和研究方法18-21
• 2.1 实验材料及化学药品18
• 2.2 实验设备及样品制备过程18-19
• 2.2.1 实验设备18-19
• 2.2.2 实验步骤19
• 2.3 膜层表征方法19-20
• 2.3.1 膜层厚度测量19-20
• 2.3.2 膜层粗糙度测量20
• 2.3.3 膜层表面形貌与元素含量分析20
• 2.3.4 膜层的色度值分析20
• 2.3.5 膜层相组成分析20
• 2.4 膜层热控性能测试20-21
• 第3章 硅酸盐体系膜层制备及热控性能研究21-41
• 3.1 微弧氧化电解液体系的确定21-25
• 3.1.1 正交法确定工艺参数21-22
• 3.1.2 实验结果评定22-25
• 3.2 电解液浓度对膜层结构与热控性能的影响25-32
• 3.2.1 硅酸钠浓度25-28
• 3.2.2 硫酸铜浓度28-32
• 3.3 电参数对膜层结构与热控性能的影响32-37
• 3.3.1 电源频率32-34
• 3.3.2 电流密度34-37
• 3.4 反应时间对膜层结构与热控性能的影响37-40
• 3.4.1 膜层厚度和粗糙度37
• 3.4.2 膜层的形貌37-38
• 3.4.3 膜层的晶相组成38-39
• 3.4.4 膜层的热控性能39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 磷酸盐体系膜层制备及热控性能研究41-70
• 4.1 电解液浓度对膜层结构与热控性能的影响41-50
• 4.1.1 磷酸盐浓度41-45
• 4.1.2 硫酸铜浓度45-50
• 4.2 电参数对膜层结构与热控性能的影响50-55
• 4.2.1 电源频率50-52
• 4.2.2 电流密度52-55
• 4.3 反应时间对膜层结构与热控性能的影响55-58
• 4.3.1 膜层厚度与粗糙度55-56
• 4.3.2 膜层的形貌56-57
• 4.3.3 膜层的晶相组成57
• 4.3.4 膜层的热控性能57-58
• 4.4 金属离子掺杂对膜层结构与热控性能的影响58-66
• 4.4.1 Co~(2+)的掺杂58-60
• 4.4.2 Fe~(2+)的掺杂60-63
• 4.4.3 Ni~(2+)的掺杂63-66
• 4.6 硅酸钠体系和磷酸盐体系膜层热控性能对比66-68
• 4.7 本章小结68-70
• 第5章 铝酸盐体系膜层制备及热控性能研究70-88
• 5.1 电解液浓度对膜层结构与热控性能的影响70-79
• 5.1.1 铝酸钠浓度70-74
• 5.1.2 硫酸铜浓度74-79
• 5.2 电参数对膜层结构与热控性能的影响79-83
• 5.2.1 电源频率79-81
• 5.2.2 电流密度81-83
• 5.3 微弧氧化时间对膜层结构与热控性能的影响83-86
• 5.3.1 膜层厚度与粗糙度84
• 5.3.2 膜层的形貌影响84-85
• 5.3.3 膜层的晶相组成85
• 5.3.4 膜层的热控性能85-86
• 5.4 膜层结构与热控性能关系的分析86
• 5.5 本章小结86-88
• 结论88-89
• 参考文献89-96
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果96-98
• 致谢98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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2 高引慧,李文芳,杜军,张启礼,揭军;镁合金微弧氧化黄色陶瓷膜的制备和结构研究[J];材料科学与工程学报;2005年04期

3 李娅;;热控涂层研究进展[J];科技资讯;2011年28期

4 孙灿;郭兴伍;王少华;郭嘉成;丁文江;;AZ91D镁合金的均一化前处理与化学镀Ni-P(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2014年12期

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本文编号：748921