6061铝合金微弧氧化陶瓷膜层生长规律与性能研究

在铝酸盐、磷酸盐和硅酸盐3种电解液体系中,利用微弧氧化技术在6061铝合金表面原位生长陶瓷膜,通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计对陶瓷膜层的微观结构、相组成、元素分布及显微硬度进行分析。结果表明:3种陶瓷膜均为疏松层和致密层组成的双层结构,膜层表面存在许多微孔;陶瓷膜均由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,γ-Al2O3衍射峰强度高于α-Al2O3在磷酸盐和硅酸盐体系中,微弧氧化陶瓷膜表面分别含有P和Si元素,表明电解液中的离子参与成膜过程;在铝酸盐中制备的陶瓷膜显微硬度优于其它2种体系,可达到16350MPa,比6061铝合金硬度提高了10倍。     

纳米 α-Al2O3添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响

目的探究微弧氧化电解液中纳米α-Al2O3的浓度对铝合金微弧氧化膜层组织和性能的影响。方法在硅酸盐体系电解液中加入1~5 g/L纳米α-Al2O3,微弧氧化获得不同的陶瓷膜层,对膜层的微观结构、厚度、硬度和耐腐蚀性能进行分析。结果膜层的主要组成相为α-Al2O3、γ-Al2O3和SiO2。当纳米α-Al2O3添加量为3 g/L时,膜层表面微裂纹少,孔隙率小,厚度达70μm,硬度为513HV,耐腐蚀性能好。结论硅酸盐电解液中加入纳米α-Al2O3,能够改善铝合金微弧氧化膜层的综合性能。     

2A06铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学特性

采用微弧氧化技术,以硅酸盐为主要电解液,在2A06铝合金表面制备出高硬度、高耐磨性的微弧氧化陶瓷膜。用扫描电镜观测膜层的显微结构,用X射线衍射分析其相组成,并对膜层进行耐磨损和抗冲蚀试验。结果表明,氧化时间越长,2A06铝合金表面陶瓷层越厚,陶瓷层粗糙度也越高。陶瓷层由过渡层、致密层和疏松层组成。过渡层与基体和致密层结合紧密。致密层的相组成主要为α-Al2O3、γ-Al2O3,疏松层的相组成主要为α-Al2O3、γ-Al2O3以及Al6Si2O3。致密层中的α-Al2O3相的含量远高于疏松层。从试样边缘到试样中心硬度逐渐降低,最高硬度出现在试样表面边缘向内5～20 mm处,平均HV硬度可达20.96 GPa。2A06铝合金的耐磨性比较差,磨轮转速从100 r/min增至400 r/min时,磨损量不断增加且呈线性分布。微弧氧化制备的陶瓷层磨损量在磨损开始时(100 r/min)稍高,磨轮转速到600 r/min时磨损量趋于稳定,磨轮转速到1600 r/min时磨损量仍然呈现较低水平。陶瓷层的冲蚀体积损失率也远低于2A06铝合金基体。     

Na2ZrF6-KoH中微弧氧化2024铝合金陶瓷膜

为了提高2024铝合金的表面硬度和耐磨损性能,采用微弧氧化法在Na2zrF6-KOH溶液中使2024铝合金表面形成氧化物陶瓷膜.分别用扫描电镜、电子探针及X射线衍射研究了陶瓷膜的组织形貌、元素分布和相组成.结果表明随氧化时间的增加,阴阳极电压逐渐增加,且阴极电压低于阳极电压;厚约20μm的膜可分为致密层与琉松层;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电解液所含元素zr,进入到膜层中,表明电解液组元剧烈参与微弧氧化反应;陶瓷膜的平均硬度约为16 GPa,分布在距界面10μm附近.     

电流密度对6061铝合金微弧氧化陶瓷层的影响

采用恒流控制模式在Na2SiO3电解液体系下制得6061铝合金微弧氧化膜,研究了电流密度对微弧氧化陶瓷膜结构和性能的影响。为了提高膜层性能采用了一种新的电流模式,并与恒流条件下的陶瓷层显微结构和耐腐蚀性进行了比较。结果表明,随着电流密度的不断增大,陶瓷膜的厚度、表面粗糙度也随之增大,耐腐蚀性能逐渐降低,硬度则呈现先增大后减小的趋势,膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,采用新的电流模式得到的陶瓷膜显微裂纹明显减少,耐腐蚀性明显提高。     

磷酸盐体系电解液对铝合金微弧氧化层性能影响研究

采用微弧氧化法在铝合金(ZL101A)基体上制备陶瓷膜层。研究了不同电解液和添加剂对涂层硬度、厚度及相组成的影响。结果表明:膜层厚度、硬度随NaH2PO3和(NaPO3)6的增加而提高。XRD相结构分析表明:涂层中的主要相为γ-Al2O3、α-Al2O3和Mg2Al4Si5O18,随α-Al2O3相增多,膜层的耐蚀性升高。     

Na2WO4和SiCp对2Al2铝合金微弧氧化膜的影响

在质量浓度为40 g/L的Na2SiO3,8 g/L的Na2WO4混合电解液中添加SiCp,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)分析了陶瓷膜微观形貌、元素含量、相组成,通过数字式覆层测厚仪和摩擦磨损试验检测了氧化膜的厚度和耐磨性.结果表明,Na2SiO3、Na2WO4混合电解液生长的陶瓷膜由α-Al2O3和mullite相组成,膜层较致密,Na2WO4的加入提高了膜层生长速率;添加SiC微粒后,微弧氧化过程中SiC微粒分解,促进莫来石相形成,膜层有较好的耐磨性.     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层耐磨性

利用微弧氧化技术在7075铝合金表面形成微弧氧化陶瓷膜层,通过SEM、XRD手段分析了微弧氧化陶瓷层的显微结构、表面形貌和相组成,并在HIT-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试了陶瓷膜层的摩擦学性能.结果表明:7075铝合金表面的微弧氧化陶瓷膜层由疏松层、致密层构成,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3两相;氧化陶瓷层与基体结合良好,厚度为25～45μm,表面硬度可达到1900HV0.1左右;微弧氧化表面处理技术可以显著提高铝合金的表面耐磨性,在与GCr15钢球对磨时,膜层具有较低的磨损率,但摩擦因数相对较高.     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能北大核心CSCD

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

氢分子在贮氢材料Li2MgN2H2表面的吸附与解离

采用第一性原理计算方法研究了Li-Mg-N-H体系贮氢材料的放氢产物Li2MgN2H2的吸氢反应过程中的过渡态、表面电子态密度和表面能。结果表明:氢分子在Li2MgN2H2低指数表面中最低能量(100)表面的Mg-Mg-Li穴位吸附位置能够形成最稳定的吸附结构并发生解离,氢分子吸附能为-0.1898eV,解离能约为0.84eV(81kJ/mol),表明该反应所需的反应活化能仍较高,吸氢反应速度缓慢。     

添加SnO_2组元对RuO_2 SnO_2 TiO_2/Ti钛阳极组织形貌的影响

通过溶胶凝胶 (Sol gel)法经涂刷、烧结、退火等工艺制备了添加不同含量SnO2 的RuO2 SnO2 TiO2 /Ti三元涂层钛阳极。并通过X射线衍射 (XRD)、差热分析 (DTA)、透射电子显微 (TEM )分析了SnO2 组元对RuO2 TiO2 SnO2 /Ti阳极涂层组织、晶粒尺寸和外观形貌的影响。结果表明 ,所获三元涂层颗粒尺寸细小 ,均为纳米结构 ,且添加SnO2 组元后有显著细化涂层晶粒的效果。在不同退火温度下 ,随SnO2 含量的增加 ,涂层晶粒均能发生一定程度的细化。所获三元阳极涂层主要组成物相为金红石 (Ru ,Sn ,Ti)O2 固溶体 ,SnO2 组元含量较高的涂层出现不同成分金红石相共存的现象 ;当涂层退火温度由 45 0℃升高至 6 0 0℃后 ,SnO2 组元不能阻止 (Ru ,Sn ,Ti)O2 固溶体脱溶分解 ,并析出六方晶系Ru单质 ;添加SnO2 组元的RuO2 SnO2 TiO2 涂层晶粒外观呈较理想等轴状特征     

Ni-W-P-CeO_2-SiO_2纳米复合薄膜材料制备

通过Ni、W、P和CeO2、SiO2纳米颗粒的脉冲共沉积,在碳钢基体表面制备出了Ni-W-P-CeO2-SiO2纳米复合薄膜材料,研究了电解液中硫酸镍和柠檬酸浓度对纳米复合薄膜化学组成、沉积速率、显微硬度和微观组织的影响.结果表明:当硫酸镍和柠檬酸浓度分别控制在70 g/L,和120 g/L,时,纳米复合薄膜材料沉积速率(25.32 ìm/h)和显微硬度(6140 MPa)最高.增加硫酸镍浓度,纳米复合薄膜材料晶粒得到细化,但基质金属晶粒轮廓模糊,纳米颗粒在基质金属中分布不均匀.在适宜的柠檬酸浓度(120 g/L)下,纳米复合薄膜材料表面平整光滑、结构致密、晶粒细小,基质金属晶粒轮廓清晰,呈规则圆球型,CeO2纳米颗粒在基质金属中镶嵌均匀,但Si02纳米颗粒沉积量较少且分布不均匀.     

RuO2-SiO2二元氧化物被覆钛涂层的制备

采用Pechini法，通过涂覆、烧结和退火，制备成系列含硅的RuO2-SiO2／Ti样品。二元涂层的摩尔成分为X％RuO2-Y％SiO2（以下简写为RuxSiyO2）。采用SEM和XRD方法分析了该阳极涂层材料的组织结构特征。结果表明所制备的涂层的相结构主要由金红石相的RuO2所组成，高温处理出现金红石相TiO2，加入的硅以非晶态SiO2的形式存在。经450℃处理的含硅样品的平均晶粒尺寸均小于10nm，明显低于不含硅的样品。同时具有很强的尺寸稳定性，即使经800℃退火处理后，涂层的平均晶粒尺寸仍在45nm以下。这表明掺杂适量的非晶态SiO2组元，可以明显细化晶粒，稳定相结构，同时可粘连分散的活性组元颗粒，起到“支架”的作用。     

坡缕石对三元硼化物陶瓷涂层磨损性能的影响

采用热化学反应热喷涂技术,向骨料中加入坡缕石制得喷涂喂料粉末,在Q235钢表面制备含坡缕石的三元硼化物陶瓷涂层,观察了涂层的显微组织,测试了涂层的耐磨性能,分析了坡缕石对三元硼化物陶瓷涂层显微组织和耐磨性的影响。结果表明:坡缕石的添加,使得涂层变得致密且具有一定减摩效果;坡缕石的添加量占骨料总质量的2%时,所得三元硼化物陶瓷涂层的耐磨性比未加坡缕石时平均提高4倍。     

H2O2在TiO2可见光催化反应中的作用机理

以锐钛矿、金红石及混晶TiO2作光催化剂,研究了H2O2在TiO2可见光催化反应过程中的作用机理.结果表明,H2O2在TiO2表面活性位吸附后可拓宽TiO2的光吸收范围至可见光区;通过对反应体系的荧光光谱分析显示,金红石型TiO2在H2O2存在条件下,经可见光激发可持续稳定产生羟基自由基-OH.光催化实验表明,往反应体系中加入H2O2后,3种光催化剂均能可见光催化降解苯酚,且金红石型TiO2显示出最高的催化活性,反应120 min对苯酚的降解率达80%;在TiO2可见光催化反应过程中,由锐钛矿型TiO2经一系列复杂反应产生H2O2,生成的H2O2虽只是一中间产物,但对污染物的可见光催化降解起决定性作用.     

RuO2-SiO2二元氧化物被覆钛涂层的制备

采用Pechini法,通过涂覆、烧结和退火,制备成系列含硅的RuO2-SiO2/Ti样品.二元涂层的摩尔成分为X%RuO2-Y%SiO2(以下简写为RuxSiyO2).采用SEM和XRD方法分析了该阳极涂层材料的组织结构特征.结果表明所制备的涂层的相结构主要由金红石相的RuO2所组成,高温处理出现金红石相TiO2,加入的硅以非晶态SiO2的形式存在.经450℃处理的含硅样品的平均晶粒尺寸均小于10nm,明显低于不含硅的样品.同时具有很强的尺寸稳定性,即使经800℃退火处理后,涂层的平均晶粒尺寸仍在45mm以下.这表明掺杂适量的非晶态SiO2组元,可以明显细化晶粒,稳定相结构,同时可粘连分散的活性组元颗粒,起到"支架"的作用.     

TiO2组元对RuO2+SnO2+TiO2/Ti阳极涂层微观结构的影响

通过溶胶凝胶(Sol-gel)过程制备了添加TiO2的RuO2 SnO2／Ti纳米涂层钛阳极，并通过X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)、透射电子显微镜(TEM)分析了TiO2组元对RuO2 TiO2 SnO2／Ti电极涂层的微观结构和晶粒尺寸的影响。结果表明：涂层组成物主要为(Ru，Sn，Ti)O2固溶体，在TiO2含量增加、退火温度升高时，该固溶体仍可稳定存在；添加TiO2细化晶粒的效果不显著，但随退火温度的升高，TiO2相对含量较高的涂层中晶粒长大速率较低，即TiO2具备稳定晶粒尺寸的作用；添加TiO2的涂层晶粒外观呈较理想的等轴状。     

MgF_2含量对Li_2O-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃组织和光学性能的影响

通过熔融法制备了不同MgF2含量的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)透明微晶玻璃,利用差热分析仪、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、紫外可见分光光度计等测试技术,研究MgF2含量对LAS微晶玻璃的热处理温度、显微结构以及光学性能的影响规律。结果表明,随着MgF2含量增加,玻璃晶化温度明显降低;LAS微晶玻璃的主晶相为石英固溶体,其晶粒尺寸先降低后增大;MgF2含量增大到2 wt%时,晶粒异常长大,晶粒间出现粘连,导致LAS微晶玻璃失透。利用分相成核理论初步分析了LAS透明微晶玻璃的组织结构和光学性能的变化机理。MgF2的晶粒细化作用为制备透明、高强韧LAS微晶玻璃提供了可能。     

Mg(NH2)2与MgH2放氢反应机理的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311+G(d,p)基组水平上研究了Mg(NH2)2与MgH2的放氢反应机理,优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型。为了获得更精确的能量信息,用QCISD/6-311+G(d,p)方法计算了各驻点的单点能,并对总能量进行了零点能矫正。频率分析结果和内禀反应坐标(IRC)分析结果证实了中间体和过渡态的正确性,确认了反应过程。结果分析表明,通道第1步氢取代a反应→第2步氢取代f反应→Mg3N2的异构反应的控制步骤活化能最低,是该反应的主要通道。