Na2SiO3-Na2WO4电解液体系中丙三醇对ZAlSi12Cu2Mg微弧氧化膜形成的影响

电解液组成是影响微弧氧化陶瓷膜形成重要的因素。在Na2SiO3-Na2WO4复合电解液体系下，对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的形成进行研究，通过改变丙三醇的含量，研究了其对微弧氧化的临界起弧电压、稳定氧化时间和陶瓷膜层厚度的影响。并测定了陶瓷膜的相组成。结果表明：丙三醇含量从0ml／L到10ml／L变化时，临界起弧正向电压由360V逐渐升高至408V；膜层厚度从63μm逐渐增加到156μm；稳定氧化时间由16min延长到26min；XRD分析表明：陶瓷膜层中主要由莫来石、SiO2和α-Al2O3和γ-Al2O3相组成。     

NaAlO2含量对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金Na2SiO3微弧氧化陶瓷膜性能的影响

为了进一步探明添加剂种类及含量对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响,在Na2SiO3电解液中,添加不同浓度的NaAlO2进行了微弧氧化,利用能谱仪(EDS)分析了陶瓷膜表面元素含量,用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌,以X射线衍射仪(XRD)分析了膜的相组成,并测试了膜的厚度、硬度和极化曲线;研究了NaAlO2添加量对微弧氧化陶瓷膜特性的影响。结果表明,随着NaAlO2添加量的增加,陶瓷膜表面微孔尺寸变小,表面Al,O元素含量下降;起弧电压和最终氧化电压下降;陶瓷膜厚度增加,硬度和耐蚀性先提高后下降;陶瓷膜的相组成改变不明显。NaAlO2添加量为1 g/L时陶瓷膜的综合性能最好。     

C3H8O3在ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成中作用机理的研究

在含Na2SiO38g/L、NaOH 2g/L、Na2WO42g/L、Na2EDTA 2g/L的电解液和正/负向电压取480/130V的条件下,通过改变C3H8O3的含量,对ZAlSi12Cu2Mg1进行微弧氧化处理。研究结果发现,添加C3H8O3可明显地细化电解液中的胶粒,改善微弧氧化膜的致密性和平整性,增加膜层厚度,提高膜层硬度。当C3H8O3的含量由0mL/L增加到10mL/L时,胶粒的平均粒径从10530.6nm几乎线性减小到2615.8nm,膜层氧化物颗粒尺寸变小,致密层所占比例增加,膜层厚度从63μm增加到156μm,膜层硬度提高到894HV;而含量超过10mL/L时,临界起弧正向电压升高至408V。电解液中加入C3H8O3,膜层中除了莫来石相,还出现了α-Al2O3、γ-Al2O3、WO3和SiO2相。     

NaAlO2含量对ZAISil2Cu2Mgl铝合金Na2SiO3微弧氧化陶瓷膜性能的影响

为了进一步探明添加剂种类及含量对ZAlSil2Cu2Mgl铝合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响,在Na2SiO,电解液中,添加不同浓度的NaAlO2进行了微弧氧化,利用能谱仪（EDS）分析了陶瓷膜表面元素含量,用扫描电镜（SEM）观察其表面形貌,以x射线衍射仪（XRD）分析了膜的相组成,并测试了膜的厚度、硬度和极化曲线;研究了NaALO2添加量对微弧氧化陶瓷膜特性的影响。结果表明,随着NaAlO2添加量的增加,陶瓷膜表面微孔尺寸变小,表面Al,O元素含量下降;起弧电压和最终氧化电压下降;陶瓷膜厚度增加,硬度和耐蚀性先提高后下降;陶瓷膜的相组成改变不明显。NaALO2添加量为1g／L时陶瓷膜的综合性能最好。     

正向电压及氧化时间对ZAlSi12微弧氧化陶瓷层特性的影响

ZAlSi12因为含Si量高，其微弧氧化过程不同于其它铸造铝合金。铸铝合金中si的存在不利于在其表面进行微弧氧化。因此，研究正向电压、氧化时间对ZAlSi12微孤氧化陶瓷层特性的影响规律，对于获得良好的陶瓷表面层有着重要的意义。研究了不同的正向电压及氧化时间对ZAlSi12微弧氧化陶瓷层厚度的影响规律，并对膜层进行了磨损试验。采用XRD分析陶瓷层的相组成。研究结果显示，电压为440V／120V时，陶瓷层性能最佳，膜层厚度达169μm。氧化时间为0～48min时，膜层生长速度快，超过48min后，生长缓慢。因此，适宜的氧化时间为48min。     

电解液中Ce^3＋／Ce^4＋含量对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜特性和表面形貌的影响

用微弧氧化方法在铸造铝合金表面获得性能优良的陶瓷层对于提高其表面耐热、耐蚀及耐磨性，扩大其应用范围将具有重要意义。在微弧氧化过程中，通过控制电解液组成可以改善膜层性能。稀土金属离子化学性质活泼而且有助于普通陶瓷的烧结。研究了ZAlSi12Cu2Mg1合金在Na2SiO3电解液体系中微弧氧化时，Ce^3＋／Ce^4＋的引入对微弧氧化陶瓷层性能的影响，测定陶瓷层的厚度、硬度，用X射线衍射仪（XRD）分析其相组成，扫描电镜（SEM）观察其表面形貌，并初步探讨了Ce^3＋／Ce^4＋对陶瓷层形成机理的影响。结果表明：Ce^3＋在0．1～0．7g／L变化时，对陶瓷层的厚度和硬度影响较小，分别为165～193μm和449～935Hv。Ce^4＋在0．1～0.7g／L变化时，陶瓷层的厚度和硬度分别为126～148μm和463～1022HV。XRD分析结果显示，陶瓷层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2SiO5和非晶相组成，加入Ce^3＋后，陶瓷层中Al2SiO5衍射强度明显降低。     

LY12铝合金在Na2SiO3电解液中微弧氧化着色处理研究

在Na2SiO3溶液中加入以K4[Fe(CN)6]为主的添加剂,获得了不同色度的微弧氧化膜层.研究了电解液浓度的变化,氧化时间的长短对膜层色度的影响.结果表明:随着Na2SiO3溶液浓度和K4[Fe(CN)6]浓度的增大以及处理时间的增加,微弧氧化膜层增厚,颜色变深,生成不同色泽的膜层;随着电压的升高,膜层厚度增加,膜层的色泽均匀度随之提高,但电压过高,膜层将变得粗糙,甚至容易脱落.     

Na2WO4对铝合金微弧氧化陶瓷层形成过程及耐磨性的影响

在磷酸盐溶液中,研究了Na2WO4含量和电流密度对陶瓷层形成过程及耐磨性的影响;通过SEM、XPS等手段分析了陶瓷层的表面形貌和W元素含量及其组成.结果表明:氧化起弧发生前,Na2WO4能促使阳极氧化膜的形成;氧化起弧发生后,Na2WO4参与反应,进入膜层.Na2WO4含量在7g/L时,膜层具有很好的致密性和耐磨性;随电流密度的增加,膜层增加,前期磨损量相对增加,后期趋于平稳.     

不同电解液对2A12铝合金微弧氧化膜耐磨性能的影响

研究在40g/L Na2Si O3溶液中添加8g/LNa2WO4,并在混合电解液中加入ZrO2颗粒,在2A12铝合金基体上原位生长微弧氧化陶瓷膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对陶瓷氧化膜微观形貌、元素含量、相组成进行分析,通过摩擦磨损实验检测微弧氧化膜的耐磨性。实验结果表明,添加8g/L Na2WO4生长的陶瓷膜由α-Al2O3和mullite相组成;10N载荷下摩擦,氧化膜致密层完好耐磨;在40g/L Na2Si O3、8g/L Na2WO4混合电解液中添加150g ZrO2制备ZrO2-Al2O3复合陶瓷膜,由α-Al2O3、t-ZrO2和m-ZrO2相组成,30N载荷下摩擦4200s致密层未见脱落。     

镁合金微弧氧化电解液中纳米SiC添加量对膜组织结构和摩擦磨损性能的影响

为了改善镁合金微弧氧化膜的性能,在Na₂SiO₃-NaAlO₂复合电解液中添加不同含量的纳米SiC对AM50镁合金进行微弧氧化。利用膜层测厚仪、共聚焦激光显微镜（CLSM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪分别研究膜的厚度、表面粗糙度、微观形貌和元素分布,采用摩擦磨损试验机对镁合金微弧氧化前后的干滑动磨损行为进行了研究,测量摩擦系数和磨损速率,运用SEM和CLSM对磨损后的形貌进行观察,并用能谱仪分析成分。结果表明:随电解液中纳米SiC含量的增加,微弧氧化膜的厚度和表面粗糙度均增大,颜色加深,膜层的摩擦系数和磨损速率均呈现先减小后增大的趋势;当SiC含量为6g/L时氧化膜的摩擦系数最小、磨损速率最低,耐磨性能较好。     

Changes in surface morphology of Ti6Al4V alloy and ZrO2-Y2O3 ceramic coating modified by high-intensity pulsed ion beams

The high-intensity pulsed ion beam (HIPIB) technique is developed to treat metallic and ceramic surfaces to improve materials performance. The processing is based on the beam-material interactions: remelting and/or ablation of a top layer on the irradiated surfaces (extreme surface heating effect); subsequently, the molten states may be frozen at an ultra-fast re-solidification rate after termination of the ion beam pulse. Surface smoothing and reconstruction of titanium alloys and ZrO₂-Y₂O₃ coatings have been observed as one of the typical outcome under high-intensity pulsed ion beam irradiation. It is demonstrated that the changes in surface morphology may significantly contribute to the improvements of overall performance of the materials.     

快速退火工艺条件下温度对Bi4Ti3O12铁电薄膜微观结构与性能的影响

采用快速退火工艺在Pt/Ti/SiO2/p-Si衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜.研究了退火温度对薄膜微观结构、铁电特性及介电性能的影响.研究表明:退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜晶相结构的影响显著,对晶粒尺寸和表面形貌的影响较小,但退火温度超过800℃后会出现焦绿石等杂相;低于750℃时,薄膜的剩余极化随退火温度升高而增大,高于750℃时却有所减小,但矫顽电场随退火温度升高而逐渐降低;退火温度对薄膜的漏电流密度有一定的影响,薄膜的漏电流密度在200kV/cm极化电场作用下低于3×10-9A/cm2,750℃时的剩余极化和矫顽电场分别为11μC/cm2和77kV/cm,具有较好的铁电和介电性能.     

(K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3-Co0.85Cu0.15Fe2O4复合陶瓷的磁电性能研究

以压电体(K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3和压磁体Co0.85Cu0.15Fe2O4为原料,通过传统的固相反应法制备了(1-x)[(K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3]-xCo0.85Cu0.15Fe2O4多铁性复合陶瓷,并使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、压电测试仪、铁电测试仪和磁电耦合测试仪对物相、显微结构、压电、铁电、磁电耦合性能进行了分析。结果表明,复合陶瓷的相结构保持为(K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3和Co0.85Cu0.15Fe2O4两种物相,但两者之间发生了轻微的化学反应。随着Co0.85Cu0.15Fe2O4压磁相含量的增加,复合陶瓷的压电系数从56pC/N减小到21pC/N,剩余极化强度略有降低。在压磁相含量为0.2时可获得4.3mV·cm-1·Oe-1的最佳磁电耦合系数。     

Atomic and electronic structures of Cu/α-Al2O3 interfaces prepared by pulsed-laser deposition

Interfacial atomic structures of Cu/Al₂O₃(0001) and Cu/Al₂O₃(11 0) systems prepared by a pulsed-laser deposition technique have been characterized by using high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). It was found that Cu metals were epitaxially oriented to the surface of Al₂O₃ substrates, and the following orientation relationships (ORs) were found to be formed: (111)_Cu//(0001)Al₂O₃, _Cu//[1 00]Al₂O₃ in the Cu/Al₂O₃(0001) interface and (001)_Cu//(11 0)Al₂O₃, [1 0]_Cu//[0001]Al₂O₃ in the Cu/Al₂O₃(11 0) interface. Geometrical coherency of the Cu/Al₂O₃ system has been evaluated by the coincidence of reciprocal lattice points method, and the result showed that the most coherent ORs were (111)_Cu//(0001)Al₂O₃, [11 ]_Cu//[1 00]Al₂O₃ and (1 0)_Cu//(11 0)Al₂O₃, [111]_Cu//[0001]Al₂O₃, which are equivalent to each other. These ORs were not consistent with the experimentally observed ORs, and it was possible that crucial factors to determine the ORs between Cu and Al₂O₃ were not only geometrical coherency, but also other factors such as chemical bonding states. Therefore, to understand the nature of the interface atomic structures, the electronic structures of the Cu/Al₂O₃ interfaces have been investigated by electron energy-loss spectroscopy. It was found that the pre-edge at the lower energy part of the main peak appeared in the O-K edge spectra at the interface region in both the Cu/Al₂O₃(0001) and Cu/Al₂O₃(11 0) systems. This indicates the existence of Cu–O interactions at the interface. In fact, HRTEM simulation images based on O-terminated interface models agreed well with the experimental images, indicating that O-terminated interfaces were formed in both systems. Since the overlapped Cu atomic density in the experimental ORs were larger than that in the most coherent OR, it is considered that the on-top Cu–O bonds stabilize the O-terminated Cu/Al₂O₃ interfaces.