不同厚度铝合金微弧氧化陶瓷层摩擦学性能研究

采用球-盘磨损实验方法,研究了不同厚度2A12铝合金微弧氧化陶瓷层的摩擦学特性及其磨损性能,用SEM观察陶瓷层的表面形貌、截面显微组织以及磨损后的形貌,XRD研究陶瓷层的相组成.研究表明,随氧化时间延长,样品表面膜厚度趋于均匀,界面处氧化膜变得比较平坦.陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,随氧化时间的延长、厚度增大,γ-Al2O3相在陶瓷层中的含量逐渐减少,而高温态、高硬度的α-Al2O3相的含量随氧化时间的延长逐渐提高,陶瓷层的平均硬度逐渐增大;未磨光、有疏松层的陶瓷层的磨损失重和磨损速率随微弧氧化时间的延长、厚度增大均增大,而磨光、去除疏松层的陶瓷层的磨损失重和磨损速率则均逐渐下降;磨痕的形状均为滑动方向上呈现片状鱼鳞、沟槽,为黏着磨损特征,磨痕未见裂纹.     

Al_2O_3/CrN_x复合膜的摩擦磨损特性

为改善铝合金零部件的摩擦磨损特性,采用微弧氧化和射频磁控溅射技术,在2A12铝合金表面制备Al2O3/CrNx复合膜。用X射线衍射仪、涡流测厚仪、纳米硬度仪、微摩擦磨损试验机、非接触表面三维形貌仪及扫描电镜对Al2O3涂层及复合膜的相组成、膜厚、纳米硬度、摩擦磨损特性和磨痕形貌等进行了研究。实验结果表明:32μm厚的多孔Al2O3陶瓷涂层由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,外层1.2μm厚的CrNx膜由单质Cr,Cr2N和CrN相组成;Al2O3涂层及Al2O3/CrNx复合膜的摩擦因数和磨损率都随法向载荷的增加而增大,在相同实验参数下,复合膜的摩擦因数和磨损率都远小于Al2O3涂层的,这表明在Al2O3涂层表面沉积CrNx膜能明显改善其摩擦磨损特性,将延长对偶件的使用寿命。     

SiC复合微弧氧化陶瓷层制备及其摩擦学性能

通过在电解液中添加SiC纳米颗粒的方法,利用微弧氧化技术在ZL109铝合金上制备复合陶瓷层,研究SiC复合微弧氧化陶瓷层的微观结构和摩擦学性能。研究结果显示,SiC纳米颗粒进入到微弧氧化陶瓷层中形成了复合陶瓷层,复合陶瓷层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3和SiC三相组成;与普通的微弧氧化陶瓷层相比,SiC复合陶瓷层的表面更加平整,硬度提高了20.4%;SiC复合陶瓷层在高速往复式摩擦磨损实验中的摩擦系数降低了22%、磨痕宽度减小了34.7%。分析表明,复合陶瓷层硬度的提高和导热性的增强是改善摩擦磨损性能的主要原因。     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的结构和性能

分析了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的形貌、组成和结构,研究了氧化膜的硬度、与基体的结合强度以及在油润滑和干摩擦这两种条件下的摩擦学行为.结果表明,铝合金微弧氧化膜可分为疏松层和致密层,疏松层由α-Al2O3、γ-Al2O3以及Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,致密层中α-Al2O3的含量远远高于疏松层.从表层到基体,微弧氧化膜的断面显微硬度先增大后减 小.微弧氧化膜与铝合金基体结合紧密.随着膜厚度的增加,氧化膜的临界载荷线性增加.氧化膜具有优良的抗磨性能,油润滑条件下的摩擦系数仅为干摩擦下的1/10.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织对微弧氧化膜生长的影响

采用微弧氧化方法在硅酸盐电解液里在2219铝合金搅拌摩擦焊接头表面均匀生长一层50 μm陶瓷膜, 分析了铝合金基体和焊缝区陶瓷膜的形貌、相组成和显微硬度分布, 探讨了合金显微组织和微弧氧化膜生长过程的相互影响. 结果表明, 铝合金显微组织对微弧氧化膜的生长影响较小, 铝合金基体和焊缝区的微弧氧化膜特性几乎相同, 陶瓷膜都是由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)相组成; 不同区域膜层的显微硬度相等, 其平均硬度约为HV 1500. 另外, 微弧放电高温过程对膜/基界面附近的铝合金显微组织没有影响.     

NaOH体系中添加石墨对铝合金微弧氧化层生长及磨损性能的影响

在NaOH溶液中添加石墨粉末后对LY12铝合金进行了微弧氧化处理。分析了石墨相的含量对微弧氧化陶瓷层生长过程的影响和微弧氧化陶瓷层的相组成,在自制的磨损试验机上测定了陶瓷层和对摩件的耐磨损性能。结果表明,石墨相的引入大大降低了陶瓷层以及对摩件的磨损失重。     

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。     

7075铝合金微弧氧化的工艺优选

对铝合金表面进行微弧氧化能提高其硬度、耐磨性及与基体的结合力,但目前对Al-Zn-Mg系铝合金的微弧氧化研究较少.对7075铝合金进行了微弧氧化处理,研究了阴/阳电流密度、正/负占空比、频率和氧化时间等微弧氧化工艺参数对膜层厚度和显微硬度的影响.采用扫描电镜观察了微弧氧化层的形貌;采用X射线衍射仪分析了微弧氧化膜的相组成;采用测厚仪、硬度仪测试微弧氧化膜层的厚度及硬度;采用极化曲线法分析了微弧氧化膜的耐蚀性;最后分析了优化工艺参数下微弧氧化对7075铝合金力学性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明:最佳微孤氧化工艺为阳极电流密度10 A/dm2、阴/阳极电流密度比0.7,正占空比15％,负占空比10％,频率300Hz,氧化时间45 min,此工艺下制备的微弧氧化陶瓷层硬度达1 080 HV1N,膜层厚31.1 μm;微弧氧化对合金力学性能的影响较小,但可以极大地提高合金的硬度和耐蚀性能.     

6061铝合金微弧氧化陶瓷膜的生长动力学及性能分析

研究了6061铝合金微弧氧化陶瓷膜的生长规律,分析不同膜厚度下膜层截面组织、成分和相组成,并测量了氧化膜显微硬度分布和电化学腐蚀特性.氧化膜生长分为3个阶段,随着氧化时间的延长,膜层由向外生长逐渐过渡到向内生长,其表面粗糙度线形增加.氧化膜由α-Al2O3、γ-Al2O3和SiO2非晶相构成,SiO2相主要分布在外部疏松层里.显微硬度极大值随膜厚增加而增大,硬度值同α-Al2O3的相对含量密切相关.6061铝合金经过微弧氧化处理后抗腐蚀能力得到很大提高.     

微弧氧化对镁合金摩擦及胶接性能的影响

为解决镁合金表面耐摩擦和胶接性能较差的问题,采用微弧氧化法在MB15镁合金原位生长微弧氧化膜层.利用X射线衍射、扫描电镜、摩擦磨损试验机和万能拉伸实验机对膜层的结构组成、表面形貌、摩擦性能和胶接性能进行了研究.结果表明：MB15镁合金表面微弧氧化后可以形成均匀多孔的陶瓷涂层,膜层由MgO和MgAl2O4组成,经微弧氧化...     

六偏磷酸钠对LD7铝合金微弧氧化陶瓷膜结构及耐腐蚀性能的改善作用

目前未见采用微弧氧化技术提高LD7铝合金耐腐蚀性能的有关报道。在磷酸盐体系电解液中添加一定量的(NaPO3)6,采用微弧氧化(MAO)技术在其表面原位生成陶瓷层。通过扫描电镜、X射线衍射和电化学极化曲线等方法研究了添加(NaPO3)6对微弧氧化陶瓷层组成、结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明:添加(NaPO3)6后膜层厚度增加,表面粗糙度降低,膜层更加平滑致密,微孔数量明显减少;膜层主要由α-Al2O3,γ-Al2O3和少量的AlPO4相组成,以α-Al2O3为主;在3.5%NaCl溶液室温电化学行为中,微弧氧化后其自腐蚀电流密度比基体降低了2个数量级,添加(NaPO3)6后引起了阳极过程阻滞并减少Cl-富集,从而抑制了点蚀,使自钝化趋势得到提高,耐腐蚀性能明显增强。     

5A06铝合金阳极氧化和微弧氧化膜绝缘性能研究

采用阳极氧化和微弧氧化方法对5A06铝合金进行表面绝缘化处理,并对试样膜层的形貌、物相、绝缘电阻、漏电流、击穿电压和抗液氮冲击等性能进行了研究.结果表明,5A06阳极氧化膜为非晶相,而微弧氧化膜主要为晶相γ-Al2O3.无论是阳极氧化膜还是微弧氧化膜,干燥条件下的交流和直流击穿电压均较潮湿条件下的高;相同电流模式下,氧...     

氧化石墨烯对铝合金微弧氧化膜层力学和摩擦学性能的影响

为了提高铝合金的耐磨性,在六偏磷酸盐复合电解液中加入不同浓度氧化石墨烯(GO)对铝合金进行微弧氧化(MAO),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、膜层测厚仪和显微硬度计分析GO对微弧氧化膜层的微观形貌、相组成、元素分布、厚度和显微硬度的影响,重点研究了不同GO浓度下的铝合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果表明：电解液中添加GO纳米颗粒对微弧氧化膜层有显著的影响。Al₂O₃/GO膜层生长速率随GO含量增加而上升,其主要成分是α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃。随着GO浓度的增加,微弧氧化膜层的显微硬度相较于纯2A12铝合金明显提高。由于电解氧化过程中C元素掺入膜层界面,Al₂O₃/GO膜层的表面变得致密且光滑,摩擦系数明显下降且耐磨性提高。该方法为强化铝合金表面耐磨提供了新思路,对拓展铝合金的应用具有重要意义。     

SiCp/Al复合材料微弧氧化膜的组织结构及性能

采用微弧氧化技术对SiC体积分数分别为17vol%和55vol%的两种SiCp/Al复合材料进行处理。分析了两种材料微弧氧化膜的组织、形貌、相组成,测定了膜层的粗糙度、显微硬度、结合力,考察了膜层的耐磨和耐蚀性。结果表明:SiC的含量对SiCp/Al复合材料微弧氧化膜的表面形貌、粗糙度、相组成、结合力及摩擦磨损性能均有影响。17vol%SiCp/2009Al复合材料的微弧氧化膜较55vol%SiCp/6061Al复合材料更平整,微孔大小更均匀。55vol%SiCp/6061Al复合材料的微弧氧化膜的粗糙度(3.308 μm)比17vol%SiCp/2009Al复合材料(2.140 μm)大,表面熔融物堆积更多。两种材料的微弧氧化膜中均含有Al、Si、O、C、W等元素。55vol%SiCp/6061Al复合材料的微弧氧化膜中Mullite(SiO₂-Al₂O₃)相、α-Al₂O₃相、β-Al₂O₃相较多。17vol%SiCp/2009Al复合材料的微弧氧化膜的结合(38.55 N)较55vol%SiCp/6061Al(11.5 N)复合材料好。55vol%SiCp/6061Al复合材料的微弧氧化膜摩擦系数较大,磨损较严重。微弧氧化处理能有效改善两种SiCp/Al复合材料的耐蚀性。      

铝合金黄色微弧氧化膜的制备及其性能

目前,铝合金微弧氧化膜色泽单一,多为白色,影响了其装饰性和在光学仪器方面的应用.为此,以高锰酸钾为着色剂,通过控制电解液的组成及其浓度,在铝合金表面原位生成了黄色微弧氧化膜.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析、观察了氧化膜层的相结构和表面形貌.结果表明:陶瓷膜层致密,与基体结合紧密;膜层主要组成相为Al,Al2O3,Mn5O8,Mn3O4,MnWO4;黄色陶瓷膜色泽稳定,较铝合金基体腐蚀电位有所提高.     

钛合金表面微弧氧化膜层磨损性能研究

采用微弧氧化技术,以硅酸钠、磷酸钠溶液为电解液,在TC4钛合金表面制备出高硬度、高耐磨的微弧氧化膜层.用扫描电镜观测了膜层的显微结构,用X射线衍射分析其相组成,并对膜层进行了耐磨损和摩擦学性能实验.结果表明,膜层由过渡层、致密层和疏松层3层组成.其相组成主相为Al2TiO5,其次为Al2SiO5,并含有少量无定型SiO2.膜层的维氏硬度为8 470 MPa,是基体硬度的2倍多.采用45#钢作对磨副,载荷为5 kg,磨损时间20 min条件下,膜层的失重为0.25 mg,仅为基体的8%左右.     

电流密度对铝合金微弧氧化膜的生长及结合力的影响

为了进一步探讨微弧氧化主要参数电流密度对铝合金微弧氧化膜的影响机理,先用微弧氧化技术在LY12硬铝合金上获得陶瓷层,然后考察电流密度对陶瓷膜厚度及其与基体结合强度的影响,再利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)分析了氧化膜的形貌和组织结构,通过划痕试验和冲击试验研究了氧化膜与基体的结合力.结果表明,随着电流密度的增大,陶瓷氧化膜及其致密层的增长速度均加快,但有一个极限值,氧化膜的临界载荷降低,致密层所占比例也逐渐降低.XPS谱图证明,微弧氧化膜表面疏松层主要由γ-Al2O3,α-Al2O3和Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成.铝合金表面生成氧化膜后,随着膜厚度的增加,冲击韧性逐渐减低,基体断裂后,氧化膜没有发生剥落,表面出现大量微裂纹.     

建筑用2524铝合金表面Al_2O_3/MAO膜组织及摩擦性能分析

选择微弧氧化工艺并将氧化铝颗粒添加到电解液内,在建筑用22524铝合金基体上制得的微弧氧化膜。并通过实验测试的方式分析其组织及摩擦性能。研究结果表明:加入Al_2O_3能够使氧化膜内形成更多的陶瓷氧化物,可以获得更加致密的氧化膜组织。在MAO膜内加入Al_2O_3颗粒后含有O、Ti、Al、Si,Al_2O_3对电解液的微弧氧化过程发挥着关键作用。在加入Al_2O_3颗粒MAO膜厚度更大,提高MAO膜的致密度,产生更厚的致密组织。采用微弧氧化处理可以获得更大的硬度,其中硬度最大的是Al_2O_3加入量3 g/L试样。加入Al_2O_3的MAO膜形成了宽度较小的磨痕,也没有出现沟壑,只发生了较轻程度的磨损,经过磨损处理后,试样表面区域并未产生显著区别。     

不同电解液体系中SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层的组织与性能

在(NaPO₃)₆,Na₂SiO₃-NaOH和NaAlO₂-NaOH三种电解液中,采用微弧氧化技术在SiC_p/Al基复合材料表面制备微弧氧化膜层。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对膜层组织结构及相组成进行表征,并通过摩擦磨损实验及电化学工作站分析基体及膜层的耐磨性和耐蚀性。结果表明：三种电解液中均能制备出均匀的微弧氧化膜层,NaAlO₂-NaOH中制备的膜层粗糙度和厚度最大。三种电解液中制备的膜层物相有差异。微弧氧化提高SiC_p/Al基复合材料的显微硬度,其中NaAlO₂-NaOH中制备的膜层硬度达到1125HV。微弧氧化可降低SiC_p/Al基复合材料的摩擦因数,综合摩擦因数及磨损情况,NaAlO₂-NaOH中制备的微弧氧化膜层的耐磨性较好。三种电解液中制备的微弧氧化膜层均能改善SiC_p     

Mg元素对铝合金微弧氧化陶瓷膜的影响

选择磷酸盐为主要成分的复合电解液体系,用微弧氧化方法对3种常用的商业铝合金物陶瓷膜分别用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射等探讨了铝合金中元素Mg对陶瓷层的组织形貌、元素分布和相组成的调制作用,并借助硬度、摩擦磨损测试评价了膜层的性能。结果表明膜的相结构主要为γ-Al2O3,α-Al2O3和AlPO4,并含有少量Mg、Cu、Zn、W元素;随着Mg含量的增加表面组织更加细密,膜层中大尺寸缺陷减少;膜层中α-Al2O3含量随Mg含量的增加逐渐减少,当Mg含量接近2.5%时,膜层中只剩下γ-Al2O3;硬度与摩擦磨损测试显示Mg含量的增加导致硬度和耐磨性能下降。