添加Y(NO_3)_3电解液体系MAO陶瓷层组织和隔热性能研究

为研究电解液中Y(NO_3)_3对微弧氧化陶瓷层组织、生长速率及隔热性能的影响,通过微弧氧化技术在锆盐体系和锆钇盐体系电解液中于Al-Si合金表面制备ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层和Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层.采用环境扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对陶瓷层进行了表面、截面形貌分析,以及物相组成分析.利用涡流测厚仪测量不同反应时间段的膜厚,分析两种体系陶瓷层生长速率.通过自制隔热测试装置对两种不同体系陶瓷层进行了隔热性能测试.结果表明:ZrO2-Al2O3陶瓷层表面由胞状熔融物烧结而成,粗糙度较大,并分布着孔径较大的放电通道,膜厚约20μm;而Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层表面由细小颗粒组成,粗糙度较小,且陶瓷层更加致密,厚度增大到28μm.两种体系陶瓷层均形成了ZrO_2及Al_2O_3相,在约20°~30°范围之间出现明显的"馒头包"现象,说明陶瓷层中均含有非晶成分;但锆钇盐体系陶瓷层中形成了钇部分稳定锆的固溶体(Y2O3和Y0.15Zr0.85O1.93),且Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层的衍射峰"馒头包"现象更为严重,非晶成分含量更高,说明电解液中Y(NO_3)_3的加入提高了反应温度.Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层生长速度大于ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层,主要表现为向外生长厚度明显增大.ZrO_2-Al2O3陶瓷层与Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层的隔热温度分别为45.9℃和53.4℃,说明后者具有更优的隔热效果.     

偏铝酸盐溶液纯铝阳极微弧氧化膜的影响因素

利用阳极微弧氧化技术在纯铝表面制备了陶瓷膜,研究了偏铝酸盐体系下,影响氧化陶瓷层生长的因素,并分析了电解液浓度、氧化电压、电流密度及氧化时间对阳极微弧氧化陶瓷层生长的影响.得到了电解液浓度、电压、电流密度及氧化时间对氧化膜成膜的关系曲线.利用SEM分析了铝合金阳极微弧氧化陶瓷层的表面微观形貌.实验结果表明:陶瓷层表面宏观粗糙度及膜层表面微观形貌受电参数和氧化时间的影响较大.最佳的工艺参数为:电解液浓度为30g/L、电压350V、电流密度1.5A/cm2、氧化时间控制在25min以内.     

ZrO_2溶胶对Al-Si合金表面微弧氧化陶瓷层形成过程及性能的影响

为了提高Al-12Si合金在高温环境下的使用寿命,文中在外加ZrO_2溶胶诱导阳极放电的基础上,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对涂层微观结构和物相进行分析,运用涡流测厚仪、自制的隔热温差测量装置和测量抗热震性的仪器对其厚度、隔热性能及抗热震性能进行测试.结果表明:微弧氧化层主要相成分为t-ZrO_2、α-Al_2O_3和SiO_2.ZrO_2溶胶显著提高了膜层的致密度和结合性,有效减弱了Si元素对PEO成膜的抑制作用,涂层厚度增大.ZrO_2溶胶改性的涂层具有良好的隔热性能和热冲击性能.     

微弧氧化对铝合金搅拌摩擦焊缝耐蚀性能的影响

为了提高搅拌摩擦焊(FSW)焊缝的耐腐蚀性能,本文采用微弧氧化技术在6082系铝合金FSW焊缝表面制备了不同电流密度下的微弧氧化陶瓷膜层,使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对膜层进行相组成确定并观察其表面形貌,使用激光共聚焦扫描电子显微镜(CLSM)测定膜层表面粗糙度。通过电化学阻抗谱(EIS)及极化曲线(LSV)分析比较微弧氧化前、后铝合金FSW焊缝的耐腐蚀性能。结果表明:随着电流密度的增加,膜层越来越厚,击穿越来越困难。陶瓷层一旦被击穿,会形成很多的熔融物,使陶瓷层表面凹凸不平,表面粗糙度增加。此外,当电流密度为10A/dm2时,陶瓷膜层表现出较佳的耐蚀性能。     

Al-Si合金Al2O3-ZrO2微弧氧化层生长及性能测试

针对单一Al2O3微弧氧化层不能满足基体Al-Si合金使用要求的问题,采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制备了Al2O3-ZrO2复合陶瓷层,研究了涂层的组成、结构及生长过程;测试了涂层的隔热温度.研究结果表明：在Al-Si合金试样表面微弧氧化30 min后,涂层的表面形成＂火山喷射状＂组织形貌,截面由疏松层、致密层、过渡层组成;涂层由-αAl2O3,γ-Al2O3,m-ZrO2和t-ZrO2组成,t-ZrO2为涂层的主晶相,膜层的生长分为匀速生长阶段和缓慢生长阶段;膜层隔热温度可达30℃.     

复合活性钎料钎焊Cu与Al2O3的接头组织及性能

为改善紫铜与Al_2O_3陶瓷的连接强度,采用纳米-Al_2O_3增强的AgCuTi复合钎料(Ag Cu Tip)对紫铜与Al_2O_3陶瓷进行了真空钎焊.采用扫描电镜、能谱分析以及剪切试验对钎焊接头微观组织及力学性能进行了分析.钎焊接头典型界面组织为紫铜/扩散层/铜基固溶体+银基固溶体+Ti_2Cu+Ti_3(Cu,Al)3O/Al_2O_3.纳米-Al_2O_3的添加抑制了Al_2O_3侧反应层的生长,并促进钎缝中形成弥散分布的Ti_2Cu相.随着保温时间的延长,铜侧扩散层和Ti_3(Cu,Al)_3O反应层的厚度逐渐增大.保温时间为20 min时,铜母材向钎料过度溶解,降低了接头性能.当钎焊温度为880°C,保温10 min时,接头抗剪强度最高为82 MPa.纳米颗粒的加入细化了钎缝组织并降低了母材与钎缝热膨胀系数的不匹配,因此提高了接头的连接性能.保温时间可影响界面组织及反应层的厚度,进而影响接头的连接强度.     

铝合金微弧氧化工艺的研究

微弧氧化是在阳极氧化工艺的基础上发展起来的一种表面改性新技术,它利用微弧区放电在金属表面生成陶瓷状氧化膜,大幅度提高铝合金的表面性能。以2g/L的NaOH,8g/L的Na2SiO3为电解液对铝合金进行微弧氧化,采用扫描电镜观察金相形貌、仪器测量陶瓷状氧化膜的厚度及粗糙度,优化出最佳制备工艺.     

铝合金微弧氧化陶瓷膜研究

在硅酸盐电解液中采用微弧氧化法在2024铝合金表面形成氧化物陶瓷膜．分别用扫描电镜、X射线衍射仪研究了陶瓷膜的组织形貌和相组成．相对致密均匀的膜层主要由α—Al2O3,γ-Al2O3和少量的非晶相物质组成．陶瓷层纳米硬度从内部到外部呈下降趋势．     

载体对柴油加氢脱硫催化剂活性的影响

分别在HY-Al_2O_3、TiO_2-Al_2O_3与ZrO_2-Al_2O_3复合载体上负载NiMo活性组分制备了加氢脱硫催化剂,考察了复合载体类型与配比、活性组分负载量对其柴油加氢脱硫活性的影响.复合载体、催化剂的表征结果表明,在Al_2O_3中引入适量的ZrO_2减弱了活性金属和载体间的相互作用,这有利于提高活性组分的分散程度.当ZrO_2-Al_2O_3中ZrO_2质量分数为10%,且活性组分MoO_3的负载量为15%时,催化剂的催化活性最高.     

TiO2/Al2O3薄膜对金刚石表面改性研究

采用溶胶涂膜工艺在金刚石表面涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜,并通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、红外光谱仪、掠入式X射线衍射仪、接触角测定仪、Zeta电位分析仪及陶瓷高温物相仪等,对涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜前后的金刚石表面形貌及其性能进行了测定与分析。测定结果表明:选用溶胶涂膜工艺,可以在金刚石表面涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜,两者界面间以C—O—Ti和Ti—O—Al化学键结合;TiO_2/Al_2O_3薄膜的晶型结构主要为锐钛矿、金红石相、γ-Al_2O_3和Al_2TiO_5等物质;涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜后,能有效改善金刚石的表面亲水性能及陶瓷的高温润湿性能。     

Al-Si合金Al2O3-ZrO2微弧氧化涂层生长机理研究

为了解决Al2O3微弧氧化层不能满足Al-Si合金使用要求的问题,采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制备了Al2O3-ZrO2复合膜层,通过SEM、XRD分析测试手段研究膜层的微观表面形貌、组织结构和相组成.结果显示:微弧氧化初期,陶瓷层生长速率较快且反应速率稳定,反应后期陶瓷层生长速率减缓;陶瓷层微观表面形貌比较均匀,有部分放电微孔和裂纹;陶瓷层与金属基体呈犬牙状交错结合;陶瓷层的主要相组成是t-ZrO2、α?Al2O3、m-ZrO2、γ?Al2O3,其中t-ZrO2为膜层主晶相.并根据实验结果研究了微弧氧化涂层的生长机理.     

以高炉渣为助烧剂制备ZTA/TiC复合陶瓷及其性能研究

以3μm α-Al_2O_3为主要原料,辅以纳米Al_2O_3、ZrO_2和TiC等原料,工业废渣——高炉渣为助烧剂,热压烧结制备ZTA/TiC复合陶瓷。利用XRF、XRD、DSC、SEM、三点弯曲试验和维氏压痕等表征手段,研究了原料组成和烧结温度对复合陶瓷物相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:15%(质量分数,下同)纳米Al_2O_3及5%纳米TiC的加入有利于复合陶瓷力学性能的提升,烧结温度为1 650℃时,材料的抗弯强度和断裂韧性分别为510 MPa和6.58 MPa·m~(1/2),沿晶断裂与穿晶断裂同时存在,使复合陶瓷有较好的综合性能。添加质量分数为4%的高炉渣,1 550℃热压烧结30 min,得到的ZTA/TiC复合陶瓷相对密度为99.5%,抗弯强度和断裂韧性分别为555 MPa和5.20 MPa·m~(1/2),比相同温度下未添加高炉渣时的性能优良。烧结时高炉渣产生的液相可促进Al_2O_3棒晶生长并降低烧结温度;同时由于其析晶特性,陶瓷基体中的玻璃相减少,陶瓷强度提高。     

氧化时间对钛合金微弧氧化膜层的影响

为增强钛合金的生物活性,选用磷酸盐为电解液的主配方,对钛合金进行微弧氧化表面处理,研究氧化时间对微弧氧化膜层的影响,其中包括氧化过程中电解液中钛离子浓度的变化,并借助XRD,SEM等手段对膜层进行物相及表面形貌的分析。结果表明:在微弧氧化过程中,钛合金基体中的钛离子溶解到电解液中;随着氧化时间的增加,电解液中的钛离子浓度也随之增加,氧化膜层为金红石和锐钛矿的混合晶相;但随着氧化时间的增加,氧化膜层中的金红石型晶相逐渐减少直至消失,表面形貌出现孔径不均匀,粗糙度变大等现象。     

MgO和SiO_2对2Al2铝合金微弧氧化膜耐磨性能的影响

采用微弧氧化技术,对2Al2铝合金表面进行处理。在KOH和Na2SiO3电解液中分别添加MgO和SiO2粉末,使铝合金表面生成复合陶瓷膜,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观形貌和物相组成并对膜层进行耐磨性能分析。结果表明,添加MgO粉末生成的陶瓷层在微弧氧化过程中与Al2O3发生反应生成铝镁尖晶石,使陶瓷膜变得光滑,而添加的SiO2粉末附着在缺陷和微孔周围,两种粉末的添加增加了微弧氧化陶瓷膜的耐磨性能。     

铝合金表面油胺/微弧氧化复合膜层的耐磨性

为提高铝合金表面耐磨性能,采用微弧氧化(MAO)技术在硅酸盐电解液中对2024铝合金进行表面处理,制备微弧氧化陶瓷层;然后通过浸泡法在陶瓷层表面覆盖一层油性涂层,形成复合膜层,以期提高铝合金表面耐磨性能。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别观察复合膜层的表面形貌及物相组成;利用原子力显微镜AFM测试复合膜层的表面粗糙度;利用摩擦磨损试验仪分析复合膜层的摩擦系数。在SEM的观察下复合膜层比微弧氧化陶瓷层更为平整。另外,AFM的结果显示复合膜层的表面粗糙度比微弧氧化陶瓷层降低了73%左右;摩擦磨损检测显示复合膜层的摩擦系数在0.1左右,波动幅度较小,而微弧氧化陶瓷层和铝合金的摩擦系数达0.4左右,波动幅度较大。     

微弧氧化时间及添加剂浓度对TC4合金微弧氧化膜的影响

采用微弧氧化技术在TC4合金表面制备陶瓷氧化膜,用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)研究微弧氧化时间和添加剂浓度对膜层表面形貌及其指标和物相组成的影响。结果表明,当微弧氧化时间由10min增加至40min时,膜层表面的粗糙度增加,其厚度由8. 6μm增加至14. 3μm,表面孔密度减小,膜层中金红石相的含量增加。随着添加剂浓度由3g/L增加至7. 5g/L,膜层的平整度及其厚度呈现明显的下降趋势,而孔隙率和表面孔密度两个指标则呈现增加趋势,这种影响在膜层的物相变化中并不明显。     

石墨烯对镁合金微弧氧化层结构和耐蚀性影响

利用微弧氧化工艺,并通过在硅酸盐系电解液中添加氧化石墨烯,在AZ31镁合金表面制备一层含碳的微弧氧化陶瓷层。运用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等测试方法研究了涂层的表面形貌、厚度等。结果表明:加入氧化石墨烯后陶瓷层致密平整,膜层缺陷得到有效改善,含碳陶瓷层厚度为4～5μm,与基体结合良好。电化学测试结果表明,加入氧化石墨烯后能有效提高AZ31镁合金的耐腐蚀性能。     

Ti6Al4V钛合金微弧氧化工艺研究

采用直流稳压电源,选用3种不同PH值的碱性微弧氧化电解液,在Ti6Al4V钛合金表面制备微弧氧化膜层;应用扫描电子显微镜分析微弧氧化膜层形貌特征。结果表明,钛合金微弧氧化膜层表面凹凸不平,带有微米级和亚微米级的孔洞,孔洞周围呈现火山丘状形貌特征;微弧氧化电解液PH值越大,火花放电时间越长;在给定电压条件下,电解液PH值越大,微弧氧化膜层厚度越大。     

钛表面微弧氧化TiO_2/HA复合层的制备

为提高钛植入体材料的生物相容性,对钛表面进行微弧氧化处理,在钛表面生成了不同形貌的羟基磷灰石(HA).在氧化时间、频率和占空比一定,电解液中钙磷比为2时,通过对不同电压微弧氧化后钛表面的氧化层进行SEM、EDS、XRD、粗糙度和接触角检测,分析电压对氧化层的形貌、元素、物相组成、表面粗糙度和润湿性的影响;对不同电压、电流、电解液浓度微弧氧化的氧化层进行SEM观察,探究电压、电流和电解液浓度对HA的形成的影响;并探讨了HA的形成速率变化.结果表明:电压、电流和电解液浓度任意两个变量固定,另一变量增加到一定值均可在钛表面生成HA,且三者任一变量增加均可提高HA在氧化层表面的形成速率;电压增加可使表面粗糙度增加,并有效减小材料表面的接触角,提高材料的润湿性.     

电解液体系对钛合金微弧氧化膜层组织及性能的影响

运用微弧氧化技术在三种不同电解液体系下的TC4合金表面制备了陶瓷膜层,通过扫描电镜和X射线衍射仪分析了膜层的表面形貌和物相组成,并研究了耐蚀、结合力和磨损性能。结果表明,偏铝酸钠+磷酸钠+硅酸钠三种盐复合电解液体系下所得到的膜层耐蚀、磨损性能和结合力最优,硅酸盐的加入使得表面相对粗糙,表面孔径较大,磷酸盐的加入有利于金红石相的形成,并且表面孔径较小。