Al2O3微粉添加量对镁合金微弧氧化膜特性影响研究

为了研究添加Al₂O₃微粉对AZ31A镁合金微弧氧化膜特性影响,在不同浓度Al₂O₃微粉电解液中对其进行了微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层表面Ca、Mg、O、Al元素分布,X射线衍射仪(XRD)分析了相组成,测定了膜厚、硬度和氧化液中Al₂O₃表面电荷,讨论了掺杂改性机理。结果表明,加入Al₂O₃微粉后,氧化电压随Al₂O₃添加量增加先增加后降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,膜层表面Ca元素分布逐渐减少,成膜效率降低,膜层致密度和表面疏松层硬度提高,氧化膜主要由MgO和MgO₄等相组成。     

TiO2溶胶对Cu-Sn镀层微观组织结构和性能的影响研究

为了进一步提高Cu-Sn镀层的硬度和耐磨性,在保持镀层自润滑性能的基础上,采用纳米溶胶技术与复合电镀技术相结合的方法,将纳米TiO₂溶胶加入到电解液,制备获得TiO₂纳米粒子强化的Cu-Sn-TiO₂复合镀层。通过对显微硬度、摩擦学性能和微观组织结构的分析表明,适量纳米TiO₂溶胶的加入,细化了Cu-Sn镀层组织,提高了镀层的致密性,硬度和耐磨性均较Cu-Sn镀层显著提高。     

氧化石墨烯调控GO/TiO2陶瓷膜层自封孔效应研究

自封孔是提高微弧氧化膜层耐磨性和耐蚀性等综合性能的重要技术之一。针对物理封孔因封孔剂稳定性和膨胀作用限制膜层服役安全性等问题,本论文利用氧化石墨烯电性调控微弧氧化陶瓷膜层孔结构,制备具有减摩效应的GO/TiO₂微弧氧化自封孔陶瓷膜层,研究了氧化石墨烯浓度对微弧氧化陶瓷膜层孔结构和减摩性的影响。研究发现,通过氧化石墨烯改变电解液导电性等参数影响反应过程,从而实现对GO/TiO₂陶瓷膜层孔结的调控。氧化石墨烯浓度为5g/L时制备出了孔隙率、孔径和平均摩擦系数分别为3.6%、2.5μm和0.1的自封孔陶瓷膜层,相较于传统微弧氧化膜层分别下降了83.2%、78.4%和87.5%。研究认为通过控制氧化石墨烯浓度可以实现对微弧氧化陶瓷膜层表面孔结构的调控,为制备具有减摩效应的自封孔微弧氧化膜层提供了新思路。     

PREPARATION OF MICROARC OXIDATION COATING ON (Al2O3-SiO2)sf/AZ91D MAGNESIUM MATRIX COMPOSITE AND ITS ELECTROCHEMICAL IMPEDANCE SPECTROSCOPIC ANALYSIS\par

在硅酸盐电解液体系中, 采用交流微弧氧化方法在增强体体积分数为33%的 (Al₂O₃-SiO₂)_sf/AZ91D镁基复合材料表面制备出完整的保护性氧化膜. 利用SEM, EDS和XRD分析了氧化膜的形貌、成分和相组成, 测量了膜层的显微硬度分布. 采用电化学阻抗谱(EIS)评价了微弧氧化表面处理前后复合材料的电化学腐蚀性能, 确立了不同浸泡时间对应的等效电路. 结果表明, 微弧氧化膜主要由MgO和Mg₂SiO₄相组成, 最大硬度达到1017 HV. 氧化膜电化学阻抗模值|Z|与镁合金基体相比大幅度提高, 耐腐蚀性能明显高于基体. 在3.5%NaCl溶液里浸泡96 h后, EIS出现感抗弧, 显示膜内部开始出现点蚀破坏. 氧化膜耐蚀性由膜内致密层特性所决定.     

纳米Si3N4 对TC4钛合金微弧氧化层微观结构和性能的影响

在基电解液中加入氮化硅纳米颗粒,对TC4钛合金进行微弧氧化（MAO）处理,研究了Si₃N₄浓度对微弧氧化层表面形貌、耐蚀性和耐磨性的影响。添加Si₃N₄的MAO层呈现多孔结构,当Si₃N₄浓度为1 g/L时,涂层厚度最大,且经过7 d的酸腐蚀试验,该涂层的耐蚀性良好,腐蚀速率最低,约为0.057 mg·cm^-2·d^-1。随着Si₃N₄的加入,MAO涂层的抗菌性能先升高后降低。当Si₃N₄的添加量为1 g/L时,该MAO层的抗菌性能最好。Si₃N₄的加入能明显提高涂层在模拟海水中的耐磨性。当Si₃N₄的添加量为3和4 g/L时,所得涂层的摩擦系数低且稳定,且添加3 g/L Si₃N₄制备来的MAO涂层表现出优异的耐磨性。     

电解液组分对镁合金微弧氧化成膜及膜层耐蚀性的影响

基于单纯形重心设计改变Na₂SiO₃、NaOH、KF和NaAlO₂四种组分的搭配,在AZ91D镁合金上进行微弧氧化处理,研究了电解液配方对膜层成膜及耐蚀性能的影响。结果表明,所得到的回归方程非常显著,预测精度高。帕累托分析显示,四种电解质均对膜层耐蚀性影响显著。通过响应面分析可知,增大主盐Na₂SiO₃或者NaAlO₂的浓度可以显著提高膜层的耐蚀性。但二者复合却不利于耐蚀性的提高。主盐对于提高膜层成膜性及耐蚀性至关重要。当电解液中无主盐时,膜层的成膜性及耐蚀性都很差。当电解液中含有主盐时,适当增加NaOH与KF的浓度,膜层耐蚀性提高。通过Pearson相关分析可知,膜层耐蚀性主要受致密度及孔隙率的影响,同时也受膜厚、物相等其他特征参量的影响。而电解液各组分通过影响上述微观结构特征参量从而影响膜层性能。     

压力烧结制备二氧化钛包覆的石墨烯增强铝基复合材料

使用压力烧结方法制备了石墨烯纳米片（GNP）增强的7075铝基纳米复合材料,提出了一种通过在GNP的表面涂覆二氧化钛（TiO₂）来优化界面结合的新工艺,并比对了原石墨烯及具有包覆层石墨烯对铝基纳米复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明,与添加纯GNP相比,添加具有TiO₂涂层的GNP的纳米复合材料的力学性能提高。相比于基体,TiO₂包覆GNP增强的纳米复合材料的屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别增加了38.9%、34.4%和20.1%。性能的进一步改善是由于TiO₂涂层优化了增强相与基体之间的界面结合,从而提高了载荷传递的有效性。     

在优化Na2SiO3电解液制备的镁合金陶瓷膜的防护性能

    优化镁合金微弧氧化常用的Na₂SiO₃电解液并制备了白色陶瓷质微弧氧化膜,采用动电位极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)等方法研究其防护性能.结果表明,与常用的Na₂SiO₃电解液制备的试样相比,优化的Na₂SiO₃电解液所制备试样的自腐蚀电流降低了3个数量级,并表现出较高的阻抗值;在3.5% NaCl溶液中浸泡发生点蚀的时间从24 h延长到240 h.SEM和XRD分析结果表明,在优化的Na₂SiO₃电解液中制备的AZ91D的陶瓷膜层孔隙减少,孔径也较小,且增加了低溶解度的Mg₅F₂(SiO₄)₂相和起钝化作用的MgAl₂O₄相.     

原位合成ZrO2/MgO膜层及自修复裂纹研究

微弧氧化熔融冷却成膜过程出现的裂纹将影响膜层的强韧性和磨损性能。本文利用ZrO₂自身的强韧性,采用原位合成制备具有自修复裂纹作用的ZrO₂/MgO膜层,研究原位合成的ZrO₂对膜层磨损性能的影响。研究发现,微弧氧化原位合成ZrO₂在高温放电通道发生相变产生体积膨胀氧化锆界面萌生微裂纹,抑制了成膜过程裂纹扩展从而实现自修复膜层裂纹的作用。通过控制锆源含量可以实现了对膜层中ZrO₂含量的调控,膜层中原位ZrO₂含量为32%,ZrO₂/MgO膜层裂纹呈现细小分散化,裂纹密度较传统膜层下降63.4%,摩擦系数减小53.4%,磨损量降低66.7%。研究认为,原位合成的ZrO₂在膜层制备过程的自修复裂纹和耐磨性的提高,可以降低摩擦系数和磨损量,改善ZrO₂/MgO膜层表面磨损性能。     

纳米SiC对AZ91D镁合金微弧氧化膜微观结构及性能的影响（英文）

通过向Na2Si O3-Na Al O2复合电解液体系中添加纳米Si C,经过微弧氧化处理后在AZ91D镁合金表面制备含纳米SiC的复合陶瓷层。利用SEM、膜层测厚仪、XRD、EDS和维氏硬度计分别研究膜层的微观形貌、厚度、相结构、元素组成及硬度。采用摩擦磨损试验机对镁合金基体和膜层的干滑动磨损行为进行研究,运用动电位极化曲线试验和交流阻抗法测量镁合金基体和膜层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性能。结果表明:向电解液中添加纳米Si C后,微弧氧化的起弧电压和终止电压均下降。经纳米SiC复合处理后,微弧氧化膜层的孔径减小,致密性提高;与未添加纳米Si C的膜层相比,其厚度和硬度都得到提升,耐磨性与耐蚀性均增强。     

Ti6Al4V钛合金表面Al2O3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能

微弧氧化技术是一门新的表面处理技术,在很多领域有着广泛的应用前景,但其结构受限于电解液成分。本文通过在磷酸盐电解液中加入Al2O3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD衍射仪进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al2O3陶瓷颗粒,涂层由Al2TiO5 and TiO2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al2O3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

纳米 SiO2添加剂对铸造铝铜合金微弧氧化陶瓷层耐磨性的影响

采用Na3PO4基础电解液,添加不同量的纳米SiO2,对铸造铝铜合金进行微弧氧化处理,分析了纳米SiO2用量对微弧氧化膜层厚度、硬度、物相组成、微观表面形貌及耐磨性能的影响。分析表明:纳米SiO2参与了微弧氧化反应过程,并进入微弧氧化膜层,当其添加量为3 g/L时,膜层的耐磨性能最佳。     

医用镁合金微弧氧化工艺研究进展

从火花放电方面归纳整理了镁合金微弧氧化膜层的形成机理,并分析了膜层结构。在此基础上,结合国内外研究现状,阐述了预处理、电解质和添加剂以及电参数（电压、电流模式和脉冲频率）和封孔技术对镁合金微弧氧化膜层耐蚀性和生物相容性的影响。着重分析了电解质和添加剂的种类、浓度对膜层和生物性能的影响机制,其中电解质包括碱性硅酸盐和磷酸盐电解液等,添加剂包括甘油、氟化物、羟基磷灰石和纳米粒子等。研究发现,碱性磷酸盐电解质的加入可以降低膜层腐蚀速率,促进骨整合和细胞附着过程,羟基磷灰石、Ca、P等具有生物活性和对人体有益的粒子作为添加剂加入,可以显著提高膜层的耐蚀性和生物相容性。最后,基于研究现状,对镁合金微弧氧化技术在生物医用方面的发展进行了展望。     

阳极氧化法制备TiO2膜在模拟深海热液区的耐腐蚀性能

以恒压阳极氧化方法在钛基体上制备TiO₂氧化膜,使用水热釜模拟深海热液区的条件研究其耐腐蚀性能。采用XRD、SEM、接触角测定仪对氧化膜以及腐蚀试样产物进行晶型、表面结构、化学成分和亲疏水性能测定,使用动电位扫描方法对其进行极化曲线测试。结果表明,钛试样和阳极氧化钛试样在模拟深海环境条件下,经过腐蚀反应在表面都生成了一层非致密的TiO₂ 膜,对基体并不能起到保护作用,而阳极氧化生成的致密TiO₂ 膜对基体能够起到很好的保护作用。经腐蚀后钛试样表面有TiH₂相的形成,腐蚀电位负移0.45 V。而阳极氧化钛试样表面没有TiH₂相的形成,且腐蚀电位负移较小,表现出良好的耐腐蚀性能。     

Influence of Hydrogen and Water Vapour on the Kinetics of Chromium Oxide Growth at High Temperature

In support of the selection of structural materials for heat exchangers in helium-cooled high temperature reactors, the oxidation behaviour of the Ni-base chromia-former alloy 230 was investigated at 850 °C in diluted helium atmosphere with a low water vapour content. In such a media, the equivalent partial pressure of oxygen (imposed by the $ P_{{{\text{H}}_{2} {\text{O}}}} $ / $ P_{{{\text{H}}_{2}}} $ ratio) is very low ( $ P_{{{\text{O}}_{ 2} }}^{\text{eq}} $ around 10^?16 Pa). The equivalent partial pressure of oxygen has no straight influence on the parabolic rate constant (k _p); on the other hand, $ P_{{{\text{H}}_{2} }} $ and $ P_{{{\text{H}}_{2} {\text{O}}}} $ demonstrate a complex influence on k _p. Photoelectrochemistry analyses revealed that this oxide could simultaneously contain two types of cationic defects. Specific oxidation tests with D₂O showed that the oxide scale also contains hydrogen. A mechanist model is proposed in order to describe the scale growth using both cationic defects. Those theoretical results show, at least qualitatively, how $ P_{{{\text{H}}_{2} }} $ and $ P_{{{\text{H}}_{2} {\text{O}}}} $ may concurrently influence the oxidation rate.     

Die Wasserstoffaufnahme von Eisen bei der Korrosion in neutralen bis schwach sauren Elektrolyten

Hydrogen uptake by iron during corrosion in neutral to weakly acid electrolytes During atmospheric corrosion and corrosion by aqueous solutions, hydrogen can enter into steel. The hydrogen activity built up in iron during corrosion by dilute aqueous solutions of hydrochloric acid, sulfuric acid and iron salts has been measured as a function of pH using a permeation technique. Below pH = 5 in oxygen free solutions and pH = 4 in air saturated solutions the hydrogen activity \documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$ a_{\rm H} {\rm = }\sqrt {{\rm p}_{{\rm H}_{\rm 2} } {\rm /(}\mathop {{\rm p}_{{\rm H}_{\rm 2} } }\limits^{\rm o} {\rm = 1}\,{\rm bar)}} $\end{document} reaches values of more than 0.1 sufficient to cause delayed cracking of steels susceptible to hydrogen embrittlement. The anions and Na⁺-ions have no markable influence. The influence of Fe³⁺ and O₂ is discussed.     

TiN颗粒对镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响

目的分析Ti N颗粒在镁合金微弧氧化过程中的作用,并研究其在膜层中对镁合金硬度、耐磨和耐蚀等性能的影响。方法通过在微弧氧化电解液中添加2.7μm Ti N颗粒,并使其充分分散于电解液中,使电解液中Ti N颗粒的质量浓度分别为0、2、4、6 g/L,并控制其他实验参数(如电流密度、频率、占空比和氧化时间)一样的情况下进行实验,通过电子显微镜、涂层厚度测厚仪、显微维氏硬度计、X射线衍射和电化学工作站,分别从膜层的表面形貌、厚度、硬度、相组成及耐蚀性等方面,研究了Ti N颗粒对镁合金微弧氧化膜层性能的影响。结果在微弧氧化电解液中添加Ti N颗粒后,相同电化学参数下制得的微弧氧化膜层变得致密,厚度、硬度有所增加,氧化膜层主要由Mg、MgO、Mg2Zr5O12、Ti N组成。极化曲线显示,加入Ti N颗粒,制备的微弧氧化膜层比未加入Ti N颗粒制得的膜层的腐蚀电流下降了2个数量级。阻抗图谱表明,电阻值增加了1个数量级。结论 Ti N颗粒能够随镁合金的微弧氧化过程进入制得的氧化膜层中,并且能够增加膜层厚度和硬度,使膜层的耐磨、耐蚀性得到提高。     

Influence of fluorine on the structure and photocatalytic activity of TiO2 film prepared in tungstate-electrolyte via micro-arc oxidation

TiO₂ films were prepared on pure titanium substrate via micro-arc oxidation (MAO) technique in tungstate-electrolyte. The influence of fluorine ion concentration in electrolyte on the microstructure and photocatalytic activity of TiO₂ films was investigated. The results showed that the porosity, element content and phase composition of TiO₂ films were affected by fluorine ion concentration in electrolyte. The number of pores, the content of tungsten and the content of anatase phase all increased when appropriate fluorine ion was added into the electrolyte. Thus, the photocatalytic activity of TiO₂ films could be promoted by adding appropriate fluorine ion into the electrolyte. The addition of fluorine ion did not alter the iso-electric points of TiO₂ films. It was confirmed by UV–Vis spectrophotometer that the photocatalytic activity of the film prepared in electrolyte containing 2 g/L NaF was higher than that of the films prepared in other electrolytes during the degradation of methyl orange.     

Relationship of Ca, B, and AlP in Al–12.6Si alloy

P modification has been widely used in Al-Si piston industry, but trace of Ca element has great influence on the P modification efficiency. In this work, it is found that primary Si can be heterogeneously nucleated by AlP in near eutectic Al-12.6Si alloy, but Ca element may destroy the P modification efficiency, whereas the addition of B can recover the P modification efficiency in near eutectic Al-12.6Si alloy with high Ca containing. The microstructure transformation was related to the reaction of Ca, B, and AlP. According to the thermodynamic calculation, Ca may react with AlP and form Ca3P2 compound in Al-Si alloy, whereas, when B was added into the melt, AlP could be reformed. The reaction of Ca, B, and AlP can be shown as follows: 2AlP +3Ca→Ca3P2+2Al; Ca3P2+18B+2Al→3CaB6+2AlP. In addition, with B added into the Al-12.6Si alloy with Ca and P addition, the mechanical properties were improved compared with single Ca and/or P addition.     

Micro-arc oxidation of TC4 substrates to fabricate TiO2/YAG:Ce compound films with enhanced photocatalytic activity

This paper introduces a process for “in situ” preparing TiO₂ photocatalytic film compounded with YAG:Ce³⁺ semiconductor upon titanium alloy by using micro-arc oxidation (MAO). The surface morphology, chemical compositions, phase structures and photocatalytic properties of the films were characterized and measured by field emission gun scanning electron microscope (FEG-SEM), energy-dispersive X-ray spectrometer (EDS), X-ray diffractometer (XRD), electro-chemical workstation and UV-vis spectrophotometer. The results show that the YAG:Ce³⁺ semiconductor particles which were added in the electrolyte had been homogenously compounded within the TiO₂ film during MAO. Compared with the pure TiO₂ film, the compounded film exhibited much larger specific surface area, stronger absorption in the visible light and higher photo-generated current density, which improves the photocatalytic property markedly. It is expected that MAO will provide a simple, economic and promising approach for preparing a superior photocatalytic TiO₂ film.