镁合金微弧氧化膜表面层与致密层界面组织的研究

研究镁合金微弧氧化膜的表面层与致密层界面处的组织形态。在磷酸盐碱性电解液(5～20g/LNaH2PO4,1～5g/LNaOH,5～8g/LKF,0.5～2g/LNa3C6H5O7,0.5～2g/LEDTA)中,以AZ91镁合金为基体制备出微弧氧化陶瓷薄膜,制备时采用恒电流控制模式,电流密度为10～30A/dm2。采用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)研究氧化薄膜界面及附近区域的微观结构。结果表明:微弧氧化膜的表面层靠近表面层与致密层界面处的组织以微晶和纳米晶为主,含有少量非晶态物质;微弧氧化膜的表面层与致密层界面处的组织以非晶态物质为主;微弧氧化膜的致密层靠近表面层与致密层界面处的组织为混晶组织,主要为MgO晶粒,少量为MgAlO4晶粒,并含有少量非晶态物质。     

电流密度对含Ca和P镁合金微弧氧化膜性能的影响

在含有EDTA-Ca和Na2HPO4的电解液中,以恒电流方式制备富含Ca和P的镁合金微弧氧化陶瓷膜,研究电流密度对陶瓷膜结构及耐蚀性的影响。利用涂层测厚仪、X-射线荧光光谱仪(XRF)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及电化学工作站对陶瓷膜厚度、元素组成、相组成、表面形貌及膜层在Hank溶液中的耐蚀性进行了测试。结果表明:随着电流密度的增加,膜层的厚度及Ca/P均呈现先增加后减小的趋势;膜层主要由MgO及MgAl2O4组成,膜层中的Ca,P以非晶形式存在;陶瓷膜均呈现典型的微弧氧化形貌,随着电流密度的增加,孔径逐渐增大,分布逐渐趋于不均匀,甚至出现裂痕;电流密度为100 mA/cm2,MgAl2O4含量最高,膜层的耐蚀性最佳。     

镁合金表面微弧氧化耐蚀膜层研究与应用进展

介绍微弧氧化技术及其在典型镁合金构件上的应用现状,概述不同电解液体系与组分、氧化时间和电源类型与电参数等因素对耐蚀膜层结构和性能的影响研究进展,提出镁合金微弧氧化耐蚀膜层研究与应用过程中亟待解决的不足。     

SiC_p/ZL109铝基复合材料微弧氧化层的微观组织特征

对ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料表面进行微弧氧化 ,利用扫描电镜对微弧氧化层微观组织特征进行了研究 ,比较测试两种材料微弧氧化层的硬度。发现ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料都可以进行表面微弧氧化 ,其微弧氧化层由两层结构组成 ,分别为疏松层和致密层。ZL10 9合金微弧氧化层主要由不同结构的Al2 O3 相组成 ,SiCp/ZL10 9复合材料微弧氧化层由Al2 O3 和MgAl13 O40 组成。对微弧氧化层形成进行了分析。     

电流密度对含Ca和P镁合金微弧氧化膜性能的影响

在含有EDTA-Ca和Na2HPO4的电解液中,以恒电流方式制备富含Ca和P的镁合金微弧氧化陶瓷膜,研究电流密度对陶瓷膜结构及耐蚀性的影响。利用涂层测厚仪、X-射线荧光光谱仪（XRF）、X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及电化学工作站对陶瓷膜厚度、元素组成、相组成、表面形貌及膜层在Hank溶液中的耐蚀性进行了测试。结果表明：随着电流密度的增加,膜层的厚度及 Ca/P 均呈现先增加后减小的趋势;膜层主要由 MgO 及 MgAl2O4组成,膜层中的Ca,P以非晶形式存在;陶瓷膜均呈现典型的微弧氧化形貌,随着电流密度的增加,孔径逐渐增大,分布逐渐趋于不均匀,甚至出现裂痕;电流密度为100 mA/cm2,MgAl2O4含量最高,膜层的耐蚀性最佳。     

硅酸盐电解液体系下AZ91镁合金表面微弧氧化行为研究

研究AZ91镁合金在硅酸盐碱性电解液中的微弧氧化行为以及硅酸盐对微弧氧化膜层组织性能的影响,利用扫描电镜(SEM),X成膜过程,氧化膜的表面形貌、厚度、相结构和耐腐蚀性能都有重要的影响;随硅酸盐的质量浓度从5 g/L形成的膜层质量、厚度和耐腐蚀性能均先升后降,表面粗糙度先降后升;在本文的工艺条件下,质量浓度为10 g/L的硅酸盐电解液较有利微弧氧化膜层的生成。     

石墨烯对镁合金微弧氧化层结构及性能的影响

采用在微弧氧化溶液中添加石墨烯的方法在镁合金表面制备一层微弧氧化层,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和四探针电阻测试仪对微弧氧化层的表面形貌、组成成分及导电性能进行分析测试。结果表明:添加石墨烯后微弧氧化层表面的孔洞数量明显增加,且均匀分布在整个表面,但孔洞的尺寸大大缩小;石墨烯在微弧氧化层孔洞中的含量明显高于致密部位;虽然镁合金微弧氧化层中局部的石墨烯原子数分数达到30%以上,但氧化层的导电性没有发生明显改变。     

铝合金微弧氧化陶瓷层的耐磨性能

用微弧氧化方法 ,在 LY1 2基体上制备了陶瓷层 ,对陶瓷层的组织结构和摩擦学行为进行了研究。结果表明 ,陶瓷层分为疏松层和致密层 ,膜基结合良好 ,致密层主要由 Al- Si- O和 Al2 O3相组成 ,其硬度高达 HV1 70 0以上 ,耐磨性能与硬质合金相当     

封孔对镁合金抑弧氧化膜摩擦性能影响的研究

利用电子扫描显微镜(SEM)、X射线能谱分析仪(EDS)、摩擦磨损试验研究并分析对比了镁合金抑弧氧化膜层经SiO2有机分散体封孔前后的组织结构、成分及摩擦磨损性能。结果表明:镁合金抑弧氧化膜层封孔前呈双层结构,表层疏松多孔,底层致密;经封孔处理后,封孔剂渗入膜层膜孔中,并使氧化膜层疏松的双层结构变成致密的单层结构,封孔后氧化膜体积磨损率是封孔前的1/3。     

Al-Si合金微弧氧化工艺优化研究

采用正交试验法优化Al-Si合金硅酸盐体系微弧氧化电解液中钨酸钠、柠檬酸三钠、甘油浓度及电源脉冲频率、占空比、电流密度等工艺参数,研究工艺参数对膜层性能的影响。结果表明:微弧氧化最佳工艺参数为钨酸钠2 g/L、柠檬酸三钠2 g/L、甘油4 g/L、频率800 Hz、占空比30%、电流密度16.6~20 A/dm2;氧化膜主要由莫来石(mullite,3Al2O3·2Si O2)、α-Al2O3、γ-Al2O3相组成;莫来石含量较高,其中的硅元素主要来自铝合金基体。     

Mg含量对ER5356铝合金焊丝熔敷金属组织和性能的影响

针对国产ER5356铝合金焊丝,用熔化极惰性气体保护焊(MIG)制备ER5356铝合金焊丝熔敷金属,研究Mg含量对其组织和性能的影响。结果表明：熔敷金属主要由α(Al)基体相和少量β(Al₃Mg₂)相组成;熔敷金属层内中心部位以尺寸较小的树枝晶组织为主,近界面处以柱状晶为主,界面区以细小的等轴晶为主;熔敷金属顶部区域为发达的树枝晶结构,Mg出现了晶内偏析,随Mg含量升高,偏析加剧;随焊丝中Mg含量的增高,熔敷金属的抗拉强度和屈服强度提高,而伸长率先增后减,Mg的质量分数为4.49%的熔敷金属综合性能最佳,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为277.7 MPa、131.3 MPa、34.2%。     

镁合金低压恒流阳极氧化膜研究

采用环保型阳极氧化工艺,在低压恒流条件下,在镁合金AZ31表面获得了质量良好的白色氧化膜层,用SEM,XRD和XPS等分析手段,研究氧化膜层的微观形貌、相组成和化学组成,并采用动电位扫描的电化学方法考察氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:不同电流密度时,都可在阳极表面观察到细小电火花。制得的阳极氧化膜的主要相组成是MgO,同时含有Al2O3,Na4(AlSiO4)3(OH)等;膜层具有多孔结构,孔径较为均匀,膜层与基体结合牢固;在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,阳极氧化的镁合金耐腐蚀性优于没有经过阳极氧化试样的耐腐蚀性。     

镁合金微弧氧化热力学和动力学分析

对镁合金微弧氧化过程中的热力学和动力学进行了计算和分析。结果表明,微弧氧化过程满足热力学条件,微弧氧化不是一个典型的形核长大过程。膜层是在不断击穿、生成、烧结、排泄堆积等过程中生长起来的,而且在反应过程中,膜层的生成是由反应电压、电流、电解液体系、pH值等各种工艺参数所控制的。     

电解液对铝合金微弧氧化膜组织结构与性能的影响

通过调节微弧氧化电解液中Na2Si O3和KOH浓度的配比,制备出厚达200μm以上的陶瓷氧化层,并对膜层进行厚度测量、SEM分析和硬度测试。结果表明:当Na2Si O3的质量浓度为5.5~6.0 g/L、KOH的质量浓度为1 g/L时,膜层厚可达260μm;陶瓷膜层颗粒和放电气孔尺寸均较小,膜层致密性良好;同时硬度可达1 500HV以上。     

纳米组织Zr-4合金氧化膜中应力应变研究

研究纳米组织与普通粗晶组织Zr-4合金在400℃水腐蚀过程中氧化膜内应力的演变特征。结果表明,纳米基底上形成的单斜相ZrO2(m-ZrO2)和四方相ZrO2(t-ZrO2)的微观应变值,比普通基层上形成的m-ZrO2和t-ZrO2相的微观应变值大,160d时普通基底上t-ZrO2相的σ值约为1200MPa,而在纳米基底上的t-ZrO2相的σ值则为1900MPa,说明表面纳米化处理后Zr-4合金氧化膜内,氧化膜/金属界面(O/M界面)处所受的压应力比普通组织的O/M界面所受的压应力大。纳米化后均匀细小的晶粒尺度以及高的压应力,有利于在O/M界面处形成一层具有保护作用的致密的腐蚀产物膜(t-ZrO2层),从而改善Zr-4合金的抗腐蚀性能。     

氧化时间对7075铝合金微弧氧化陶瓷层组织结构及性能的影响

采用以铝酸盐为主的碱性水溶液,对7075超高强度铝合金进行不同时间的微弧氧化表面处理,通过SEM和XRD对氧化陶瓷层的组织结构进行分析,研究不同微弧氧化时间对显微硬度、磨损性能和电化学性能的影响。结果表明:制备的陶瓷层致密,厚度大于50μm,与基体材料形成冶金结合;陶瓷膜层由γ-Al2O3和α-Al2O3两相组成,其中γ-Al2O3相含量较多,并且随着微弧氧化时间的延长,表面粗糙度增加,α-Al2O3相数量增加,陶瓷层具有高的显微硬度(1 423HV0.1),且抗蚀性和抗耐磨性能增强。     

电流密度对Al-Si合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的影响

采用微弧氧化技术在Al-Si合金表面制备氧化物陶瓷膜层,利用激光共聚焦显微镜、SEM、EDS、XRD、极化曲线等测试方法研究电流密度对Al-Si合金微弧氧化膜层的生长过程、微观结构、元素成分、相组成和耐蚀性的影响规律。结果表明:随电流密度的增大,起弧所需时间减短,膜层厚度和粗糙度均增加,膜层生长速率先增大后减小。电流密度较小时,氧化膜生成相为γ-Al_2O_3,当电流密度达到13.3 A/dm~2时,氧化物生成相出现α-Al_2O_3和莫来石相。当电流密度小于16.6 A/dm~2时,氧化膜的耐蚀性随电流密度增大而增强;当电流密度大于16.6 A/dm~2时,氧化膜耐蚀性能降低,相对于合金基体,氧化膜始钝电位降低,维钝电流密度降低两个数量级。     

镁/铝双金属固液复合界面的研究

用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计等分析ZL105铝合金和Mg真空固液复合结合区的显微组织、相组成、元素分布和显微硬度。结果表明:当温度为430℃、保温60 min时,得到的ZL105/Mg双金属材料缺陷少,结合区形成3个新相层,各层组织均匀、层间结合紧密、显微硬度趋势良好,最大硬度值为287.9HV;在结合区形成Al_3Mg_2和β-Mg17Al12两种金属间化合物,新相层中的A层为α-Mg枝晶和枝晶间连续网状分布的β-Mg17Al12共晶组织,B层为富Al的α等轴细晶,C层主要为铝基固溶体和Al_3Mg_2。     

纳米ZnO添加剂对新型铸造铝合金微弧氧化膜层的影响

借助扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪等分析手段和电化学实验研究了纳米ZnO颗粒对新型铸造铝合金表面生成的微弧氧化膜层的影响。结果表明,纳米ZnO颗粒参与了铝合金表面的微弧氧化成膜过程,陶瓷膜层的厚度、硬度和耐蚀性能均有明显提高。     

添加ZrO2的钛合金微弧氧化膜表面微结构及性能研究

针对钛合金硬度低和表面摩擦性能差等问题,在Na₂SiO₃-Na₃PO₄-NaAlO₂中添加ZrO₂,用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备高硬耐磨复合膜层。研究电压、氧化时间、ZrO₂添加量对膜层表面形貌和组成的影响,研究复合膜层的硬度和摩擦因数变化规律。结果表明：ZrO₂颗粒主要分布于膜层表面,少许进入孔洞中。电压、氧化时间及ZrO₂添加量对复合膜层表面微结构有显著影响。均匀分散在膜表面的ZrO₂颗粒、形成的ZrTiO₄相及膜表面平整度的共同作用,改善钛合金微弧氧化膜层硬度与摩擦性能。