6061铝合金自修复MAO膜的制备与腐蚀行为研究

用硅酸盐体系电解液在6061铝合金表面制备自修复微弧氧化膜。用SEM、EDS分析氧化膜表面形貌和元素分布;用X射线衍射仪研究氧化膜的相组成;用盐雾试验研究膜层的腐蚀行为。结果表明:随反应总时间延长,氧化膜厚度逐渐增大,硬度先增后减;XRD和EDS显示氧化膜致密部位和裂纹修复部位的物相组成相同,主要以Al₂O₃和SiO₂为主的莫来石相;盐雾试验和试样腐蚀后的微观形貌表明基体腐蚀最先出现在裂纹处,而非放电孔洞位置。氧化30 min,再在质量分数为5%的NaCl中性盐雾腐蚀306 h,试样表面无明显腐蚀。     

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。     

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。     

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。     

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Al/Bi2O3制备和性能及长储研究

采用溶液法制备纳米Bi₂O₃颗粒,并用P4VP与Al粉自组装,获得分散均匀的纳米铝热剂Al/Bi₂O₃. 利用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜（SEM）对其组成和形貌进行表征,运用差示扫描量热仪（DSC)、压力-时间曲线（p-t曲线）分析性能。自组装Al/Bi₂O₃的反应时间为0.036 s, 最大压力为4 729 kPa,达到最大气体压力的时间为0.162 s,表现出比Al/Fe₂O₃和Al/CuO反应更为迅速,产气量更大的性能特点。经过加速老化实验,Al和Bi₂O₃接触更紧密但无明显团聚;经老化处理,相当于常温下储存15 a时间,Al表面氧化层厚度由3.2 nm增加到4.6 nm,Al/Bi₂O₃放热量由1 112 J/g逐步降低到606 J/g,Al/Bi₂O₃用于半导体桥发火时间由37.20 ms增加到50.88 ms,发火能量由0.64 mJ增加到1.17 mJ.     

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。     

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。     

Al/Zr/KClO4点火药的低湿热老化机制

为了研究铝粉/锆粉/高氯酸钾(Al/Zr/KClO₄)点火药的低湿热老化机制,将Al/Zr/KClO₄点火药在85,71,60℃和50℃下分别进行加速老化,利用热分析技术、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)分析了低湿条件下Al/Zr/KClO₄点火药热分解性能和表面元素与形貌随着温度和时间的变化。结果表明,在加速老化时,随着老化时间的增加,KClO₄晶体表面部分分子降解生成KClO₃和KCl,Zr表面在热的作用下进一步氧化生成ZrO₂,Al未见明显变化,同时,各组分表面形貌未发生变化。Al/Zr/KClO₄点火药热分解活化能和热焓值随着老化时间的增加呈现下降趋势,与未老化的点火药相比,85℃老化160 d活化能降低了29.57 kJ·mol^-1,热焓值降低了160 J·g^-1。以反应速率、热焓值、各组分表面元素参量拟合获得了点火药老化机理函数,发现反应速率、Z...     

铝合金表面陶瓷化及绝缘性能研究

采用直流脉冲微弧氧化工艺,在6063铝合金表面制备氧化陶瓷膜,讨论不同工艺条件下陶瓷膜的绝缘电阻和击穿电压。在择优选出Na2SiO3系电解液配方情况下,研究占空比、频率等放电参数及处理时间变化对陶瓷膜绝缘性能影响的规律。结果表明：膜层厚度随着氧化时间（5~45 min）的增加而增厚,但临界点后有所下降;膜层电绝缘性能随占空比（5%~30%）的增大先扬后抑,也存在临界点;膜层电绝缘性能随频率（0.1~1 kHz）的增加而变好。优化的电参数组合是提高陶瓷膜性能的关键之一。     

不同环境温度下CaF2/TiC/镍基合金复合涂层摩擦磨损性能研究

为提高镍基合金涂层在苛刻摩擦条件特别是高温无润滑时的摩擦磨损性能,在45^#钢表面制备了CaF₂和TiC颗粒协同改性镍基合金复合涂层,分析其微观结构,研究其在不同温度下的摩擦磨损行为与机理。结果表明：CaF₂/TiC/镍基合金复合涂层的微观组织呈层状分布,主要由γ-Ni、CrB、Cr₇C₃、TiC和CaF₂物相组成。CaF₂/TiC/镍基合金复合涂层在不同环境温度下具有优异的减摩耐磨性能。从室温到500 ℃,复合涂层的摩擦系数由0.42逐渐减小至0.29,较镍基合金涂层降低16.2%～33.9%。随着环境温度的升高,复合涂层的磨损失重逐渐减小,且大幅度低于镍基合金涂层。温度为500 ℃时,复合涂层磨损表面形成了转移膜,转移膜中含有CaF₂,起到高温减摩作用,使其摩擦系数降低。复合涂层的磨损机理主要为转移膜的疲劳剥落。随着温度的升高,转移膜的覆盖面积逐渐增大,对复合涂层起到保护作用,使其磨损失重随温度增加而减小。     

激光清洗中振镜扫描速度对7075铝合金表面质量和摩擦特性的影响

采用脉冲激光对7075铝合金表面原始氧化膜进行了激光清洗实验，探究振镜扫描速度对7075铝合金清洗表面形貌、氧含量和物相组成的影响规律，通过激光共聚焦显微镜和摩擦磨损试验机研究了7075铝合金的表面粗糙度和耐磨性能。研究结果表明：随着振镜扫描速度从2 500 mm/s增加至4 500 mm/s,清洗表面氧含量和粗糙度均呈现先减小、后增大的趋势，当扫描速度为3 500 mm/s时，表面氧含量和粗糙度均达到最低，分别为1.45%和0.344μm,当扫描速度为2 500 mm/s时，清洗表面会出现严重的熔融现象，光斑凹坑以及波纹状凸起使得清洗表面粗糙度增大，当扫描速度小于等于3 000 mm/s时，清洗表面会发生热氧化，生成了主要由Al₂O₃组成的新的氧化膜；激光清洗后，粗糙度较小的熔融层可提高清洗表面减摩耐磨性；在10 N的摩擦载荷下，严重熔融的清洗表面在摩擦过程中会发生疲劳剥落；清洗表面磨损机制主要以磨粒磨损和剥层磨损为主。     

石墨烯对7050高强铝合金微弧氧化陶瓷膜层组织性能的影响

为解决7050高强铝合金在海洋环境中的腐蚀、磨损问题,设计了涂层结构以延长其使用寿命。采用微弧氧化（MAO）技术,以硅酸盐为主要电解液成分,通过加入不同浓度的石墨烯添加剂,在7050高强铝合金表面制备含石墨烯的陶瓷膜层。利用扫描电镜（SEM）、体视显微镜、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、涂层附着力自动划痕仪以及电化学工作站,研究含石墨烯的MAO陶瓷膜层形貌、粗糙度、相组成和元素分布、结合力以及耐蚀性。结果表明：石墨烯添加剂的加入使得陶瓷膜层表面微孔尺寸降低、结构致密,且主要是由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃组成;当石墨烯添加剂浓度为10 g/L时,MAO陶瓷膜层粗糙度最低,为857.835 nm,且结合力最好,达到46 N;膜 层的腐蚀电位最大,腐蚀电流最小,耐腐蚀性最好。     

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。     

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。     

镁合金微弧氧化膜/基界面显微组织研究

为研究镁合金微弧氧化膜层的膜/基界面区附近的组织形态,在碱性电解液中,以AZ91镁合金为基体制备出微弧氧化陶瓷薄膜。采用恒电流控制模式,电流密度为10~30 A/dm2;利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)研究了氧化薄膜界面及附近的显微结构。研究表明:微弧氧化膜层的膜/基界面区附近的组织以微晶和纳米晶为主;氧化膜层膜/基界面区附近的显微硬度比基体有大幅度提高,这主要是由于膜/基界面区附近形成了Mg和Mg O的互相渗透区域,同时Mg和Mg O的晶粒都非常细小,具有细晶强化的效果。     

激光熔覆TiB2颗粒增强镍基合金复合涂层的微观组织与摩擦学性能研究

为了提高铝合金摩擦构件的耐磨性能,运用激光熔覆技术在铝合金表面制备了TiB₂颗粒增强镍基合金（TiB₂/镍基合金）复合涂层,分析了其微观组织结构,研究了其在干摩擦和海水介质中的摩擦磨损行为与机制。结果表明：复合涂层中均匀分布有TiB₂增强相,并含有TiB、TiC、CrB和Cr₂₃C₆等反应生成硬质相,显微硬度达到855.8HV_0.5,是铝合金母材的6.7倍;不同环境介质中,复合涂层的摩擦系数和磨损失重均较镍基合金涂层和铝合金母材显著降低;干摩擦条件下,复合涂层的磨损机理以微观切削磨损为主,并伴有一定的硬质颗粒剥落;海水环境中,复合涂层的磨损机理转变为微观切削磨损和点蚀腐蚀磨损。     

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。