LY12铝合金微弧氧化/树脂填料复合涂层的组织与防热性能

为提高LY12铝合金的隔热与抗火焰烧蚀性能,采用微弧氧化及涂覆复合工艺在其表面制备了底层微弧氧化/外层树脂填料复合涂层。用自制隔热装置及氧-乙炔烧蚀装置分别评价涂层的隔热与抗烧蚀性能。隔热测试表明试样暴露在450℃恒温6 min时,微弧氧化/莫来石空心微球树脂复合涂层隔热温度为245℃。微弧氧化/微球树脂复合涂层在2200℃氧-乙炔火焰下烧蚀持续25 s,质量烧蚀率为0.0425 g.s-1,线烧蚀率为0.0478 mm.s-1,复合涂层烧蚀区域背面均无变化,烧蚀条件下微弧氧化/微球树脂涂层隔热温度为1859℃,其隔热性能与450℃静态隔热测试结果一致。铝合金表面微弧氧化/树脂填料复合涂层表现出优异的隔热与抗烧蚀性能。     

铝合金微弧氧化陶瓷涂层研究进展

简述了微弧氧化技术的基本原理和优点,着重介绍了实验参量,如电源模式、电解液组成、电压、频率、占空比、氧化时间、基材成分等对铝合金微弧氧化的影响,总结和分析了铝合金微弧氧化陶瓷涂层微观结构与性能的特点及其关系。最后,针对目前铝合金微弧氧化陶瓷涂层研究领域存在的问题,提出了今后的研究方向。     

LY12铝合金微弧氧化的尺寸变化规律

研究了ＬＹ１２铝合金微弧氧化过程中工件尺寸变化规律，并初步分析了氧化膜生长机理。氧化膜经过一段时间的线性增长后，生长速度逐渐降低。氧化初始阶段向外生长为主，氧化膜达到一定厚度后，工件外部尺寸不再增加，而逐渐转向基体内部生长。氧化膜分为疏松层和致密层两层结构，致密层最终可占到总膜厚的７５％以上，打磨掉表面疏松层后，工件基本上能保持原始尺寸。     

LY12铝合金微弧氧化膜三维组织结构及占空比影响研究

在Na2SiO3-KOH溶液体系中,采用恒流模式在LY12铝合金表面进行了占空比不同、厚度均为50μm的微弧氧化(Microarc oxidation,MAO)陶瓷膜制备。着重对微弧氧化膜表层、次层、内层以及界面的三维组织结构进行分析,并研究了占空比对陶瓷膜显微结构及相组成的影响。结果表明,大尺寸放电微孔仅在陶瓷膜近表面残存,而次层及内层微孔尺寸明显减小,且临近基体金属侧膜层中γ-Al2O3相较多。陶瓷膜截面能谱分析显示,Si元素在陶瓷膜外层及膜层内部微孔处含量相对较多。占空比对膜层结构影响显著,当占空比较小时陶瓷膜外表面为典型的火山喷射状形貌,随占空比增加,表面呈现出较多尺寸较大的饼状平滑区。陶瓷膜内/外表面XRD分析表明,内/外部膜层中α-Al2O3相含量都随占空比的增加而增加。     

5083铝合金微弧氧化涂层的组织结构与腐蚀性能研究

采用微弧氧化法在5083铝合金表面制备陶瓷涂层。用XRD方法分析涂层的物相和组织结构,并评价涂层在3.5ω%NaCl溶液中的腐蚀行为。涂层由γ-Al_2O_3相组成,厚度约8~10μm。微弧氧化处理后5083铝合金的腐蚀电流密度大大降低,耐腐蚀性能提高。     

LY12铝合金表面喷射式微弧氧化工艺研究

采用小型微弧氧化电源装置和新颖的喷射式阴极,解决传统的浸入式微弧氧化工艺不能用于外场大面积构件局部修复用涂层制备的问题。采用XRD、SEM、EDS等分析手段研究涂层的物相与组织结构。用动电位极化法及盐雾腐蚀试验评价涂层的抗腐蚀性能。结果表明,相同电参数条件下,喷射式微弧氧化电流密度略高于浸入式氧化,生长的涂层厚度稍低于浸入式氧化,喷射式与浸入式微弧氧化涂层生长规律一致。涂层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,涂层内层致密,表面多微孔。TAFEL极化曲线与盐雾腐蚀测试均表明,微弧氧化涂层明显改善LY12铝合金抗腐蚀性能。     

2024铝合金表面微弧氧化及封孔处理对其疲劳性能的影响

对2024铝合金采用标准硬质氧化(依照我国现行航空用铝合金硬质氧化工艺标准)、微弧氧化、微弧氧化/封孔三种工艺进行处理,在典型应力比(R=-1.0)条件下,对比了三种样品的疲劳性能。结果表明:硬质氧化后的2024铝合金,在低载荷和高载荷下的疲劳性能均比未处理的2024合金差;微弧氧化处理后的样品,在低载荷下的疲劳性能比未处理的2024铝合金好,在高载荷下的疲劳性能则相对较差;微弧氧化并封孔处理后的样品,在高载荷和低载荷下的疲劳性能均比未氧化处理的2024铝合金基材好。     

高速微粒轰击对微弧氧化铝合金疲劳性能的影响

以获取高性能微弧氧化陶瓷膜,且不降低基体铝合金的抗疲劳性能为目标,采用高速微粒轰击处理工艺和微弧氧化处理工艺制备了未处理、高速微粒轰击处理、微弧氧化处理、高速微粒轰击+微弧氧化处理复合处理4种状态的试样,通过疲劳试验机对其疲劳寿命进行了测试;同时,采用TEM和XRD残余应力测试仪等分析方法对试样的表层微观组织结构和残余应力进行了观察与测试。结果表明:加载载荷较高时,4种试样疲劳寿命基本相同,寿命较短;加载载荷较低时,微弧氧化处理铝合金的疲劳寿命明显低于未处理试样,高速微粒轰击处理导致的微观组织结构细化和形成的残余压应力可以有效抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,使未处理和微弧氧化铝合金的疲劳寿命均得到有效提高,这2种高速颗粒轰击处理过的试样的疲劳寿命均高于未处理试样,这表明高速颗粒轰击强化处理可有效提高低应力水平时微弧氧化铝合金的疲劳寿命。     

7075铝合金微弧氧化涂层的组织结构与耐蚀耐磨性能

采用微弧氧化技术在7075铝合金表面制备保护性涂层,考察工艺参数对涂层生长过程的影响规律,利用SEM和XRD测试微弧氧化涂层的微观组织,通过中性盐雾实验评价涂层的耐腐蚀性能,通过摩擦磨损实验研究涂层的摩擦磨损特性.结果表明,电流密度和氧化时间是影响微弧氧化涂层质量和厚度的重要参数;γ-Al_2O_3是微弧氧化涂层的主要组成相,基体材料成分和电解液组分都会影响涂层的相组成;涂层厚度以及封孔处理对涂层的耐腐蚀性能具有显著影响,经适当工艺制备和处理的微弧氧化涂层耐中性盐雾实验时间可达2000h以上,耐蚀性优异;微弧氧化处理能够显著提高7075铝合金的耐磨性,与7075铝合金基体和硬质阳极氧化膜相比,微弧氧化涂层的耐磨性分别提高了约400倍和50倍.     

飞机蒙皮涂层对LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命的影响

研究了飞机蒙皮涂层对LY12CZ铝合金腐蚀疲劳行为的影响,比较了裸样与涂层试样在空气、3.5%NaCl溶液中的寿命变化规律,记录了自腐蚀电位随循环周次的变化,并通过定量分析,给出了裸样与涂层试样在一定实验条件下的腐蚀疲劳寿命表达式,结果表明涂层使LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命得到明显提高.     

硅酸盐电解液中铝合金微弧氧化陶瓷膜层的结构与性能

在硅酸盐电解液中利用微弧氧化方法，在LYl2铝合金上制备了陶瓷膜层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)观察分析了其形貌和相组成，测定了膜层厚度、显微硬度，并对涂层进行了耐蚀性和抗热震性研究。结果表明，涂层分为两层，外层为疏松层，内层为致密层，涂层总厚度76μm，致密层厚度50μm，硬度1500HV；涂层相组成为γ-Al2O3和α-Al2O3；涂层在30℃、10%NaOH水溶液和30℃、20%Nacl水溶液中的耐蚀性极好。     

钛合金表面微弧氧化膜及抗氧化性能的研究

利用微弧氧化技术，通过增加涂层致密性的方法及选择合适的放电电压，在钛合金表面制备出致密的、与基体结合优良的微弧氧化膜。微弧氧化膜分为3层：过渡层、致密层和疏松层。XRD分析表明，微弧氧化膜主要由Al2TiO5和Al2SiO5组成。在700℃循环氧化100h后，经微弧氧化处理的钛合金的氧化增重量为2．08mg／cm^2，低于未经微弧氧化处理的钛合金的增重量（20mg／cm^2），因而微弧氧化能有效地提高钛合金的抗高温氧化性能。     

钛合金在硅酸盐溶液中微弧氧化陶瓷膜的组织结构

利用微弧氧化方法在硅酸盐溶液中在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金表面生长出一层厚度达５０μｍ的陶瓷氧化膜,并用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）初步研究了氧化膜的组织结构。该氧化膜由大量金红石型ＴｉＯ２、ＳｉＯ２非晶相及少量锐钛矿型ＴｉＯ２相组成,且膜内层金工石含量比膜外层结相都是由微弧区熔融快速冷却形成的。硅元素已扩散到膜内层,Ｔｉ、Ｓｉ元素在膜内部分布是不均匀的。     

镁合金表面生物陶瓷涂层在模拟体液中的腐蚀性能

采用微弧氧化法在MB6镁合金表面制备了陶瓷化涂层.采用SEM、XRD、EDS等方法分析涂层的组织结构,并评价涂层在模拟体液中的腐蚀行为.结果表明:涂层主要由MgO相组成,并含有电解液所含Si和P元素.涂层厚约6 μm,表面有微孔,但涂层内层致密.在模拟体液中进行浸泡试验后,镁合金基体的失重量明显高于微弧氧化涂层.致密涂层具有较好的抗Cl-离子侵蚀的能力,但随浸泡时间延长,涂层表面出现明显的微裂纹,加速对基体的腐蚀.     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的纳米压入研究

用纳米压入法测定了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的硬度H和弹性模量E分布,并探讨了陶瓷氧化膜的生长机理。氧化膜的硬度和弹性模量分别为18GPa-32GPa,280GPa-390GPa。靠近膜／基体界面的氧化膜硬度和弹性模量仍然相当高。H和E沿膜深度的分布都存在一个极大值,并同膜内α-Al2O3含量变化是一致的。其形成原因在于微弧区熔融物在膜不同部位冷却速率差异较大。     

微弧氧化表面处理对铝合金拉伸性能的影响

研究了微弧氧化表面处理对LY12CZ铝合金拉伸性能的影响,并用扫描电镜(SEM)观察了拉伸断口及氧化膜形貌。结果表明,LY12CZ铝合金表面生长一层陶瓷氧化膜后拉伸性能变化不大。屈服强度、抗拉强度、弹性模量下降量都小于5%,伸长率也略有降低。试样表面氧化膜经过抛光后,拉伸性能有所改善。已拉伸试样的表面均匀地残留大量氧化膜碎片,显示氧化膜与基体结合状况良好。     

钛合金微弧氧化陶瓷层的结构研究

利用微弧氧化技术，采用甘油磷酸钙和乙酸钙混合电解液体系，在Ti6A14V钛合金表面制备了陶瓷涂层，并对涂层的结构特征进行了综合研究。试验结果表明，微弧氧化层为富含Ca、P元素的粗糙多孔结构。陶瓷层可分内外两层，内层薄而致密，存在分布较为均匀的细小孔洞。外层厚而多孔，孔径尺寸和深度随氧化电压的升高而增大。陶瓷层中Ca、P元素分布不均匀，内表面Ca元素含量明显低于外表面，而P元素含量内、外表面相近，在陶瓷层的次表层二者的含量相对最高。微弧氧化后钛合金基体表面变的粗糙不平，并有少量Ca、P元素扩散进入到钛合金基体表层。     

ZL101铸造铝合金微弧氧化陶瓷层的组织和性能

通过等离子体微弧放电在Al-Si铸造铝合金表面沉积出较厚的陶瓷层。用扫描电镜、X射线衍射分析了膜层的形貌、成分和相组成，用显微力学探针测定了硬度和弹性模量分布，并探讨了陶瓷相的形成机理。陶瓷层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3和莫来石相组成，膜外层还含有大量SiO2非晶相。膜外层的硅元素主要来自电解液而不是Al-Si合金基体。硬度和弹性模量在陶瓷层里分布具有相似性。从表面到内部,硬度和弹性模量逐渐增加．并在内层有一个极大值。     

亚微米级孔径微弧氧化膜层工艺研究

在其他加工参数固定的条件下,对Ld_(10)铝合金试件进行处理,然后采用扫描电镜对膜层表面显微结构进行观测分析,研究由KOH、KF、Na_2SiO_3、(NaPO_3)_6构成的溶液中各种成分浓度的变化对膜层表面放电孔径的影响.结果表明:KOH浓度变化对膜层孔径影响最小;随着Na_2SiO_3浓度的增加,膜层放电孔径先减小后快速增加;而增加KF和(NaPO_3)_6的浓度时,膜层孔径都会逐渐减小,最后趋向一个最小值.实验表明:调整好上述溶液的配比,可在试样表面获得最小放电孔径为350 nm的微弧氧化膜层.