LY12铝合金表面微弧氧化膜性能的服役条件和制备因素分析

在不同的服役条件下,LY12系列铝合金件材料的性能要求不一样。归纳了各种服役条件下LY12系列铝合金材料表面微弧氧化膜的性能,介绍了制备LY12铝合金微弧氧化膜的因素。提高LY12系列铝合金材料表面微弧氧化膜的综合性能是开发重点。     

Al-Mg-Sc合金与LY12CZ合金激光焊接工艺的研究

为改善LY12CZ合金焊接后的机械性能和抗腐蚀性能,采用激光表面焊接技术对Al-Mg-Sc合金和LY12CZ进行对焊.分析了金相组织、显微硬度、拉伸强度以及抗腐蚀性能,试验结果表明:采用激光焊接技术可以对Al-Mg-Sc合金和LY12CZ进行对焊,不仅可保证较高的强度,还可以获得晶粒细小、硬度高于基体的强化层,并且由于镁、钪合金元素的加入还可以提高铝合金的抗腐蚀性能.     

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过,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。     

NaCl溶液中包覆铝层的LY12CZ铝合金阳极极化过程EIS特征

用电化学阻抗谱(EIS)研究了LY12CZ铝合金及包覆铝层后LY12CZ铝合金在0.1mol/L NaCl溶液中的腐蚀破坏过程,根据两种条件下铝合金在不同极化电位下的EIS特征.建立与之相应的电化学等效电路模型,并分析了腐蚀机理.研究表明.阳极极化过程中两种条件下铝合金的EIS主要特征类似.Nyquist图均呈现双容抗弧.在点蚀发展过程中,包覆铝层的LY12CZ铝合金的Nyquist图高,低频容抗弧半径增大,主要是因为包铝层与LY12CZ铝合金基体之间残存的氧化膜减缓了腐蚀的发展.     

动态载荷下LY12CZ的力学化学行为研究

应用动应变电极技术研究了慢拉伸状态下LY12CZ铝合金在3% NaCl溶液中的力学化学行为,考察了在慢拉伸状态下应变幅和应变速率对LY12CZ在3%NaCl水溶液中的自腐蚀电位和瞬间腐蚀电流的影响规律,并且根据腐蚀电流的变化来阐述力学化学效应的大小.结果表明,LY12CZ铝合金在慢拉伸状态下力学化学效应的大小取决于应变幅、应变速率等因素.     

硫酸阳极化对2E12铝合金力学性能的影响

采用传统的硫酸阳极氧化工艺对2E12航空铝合金进行处理,在铝合金表面制备了一层阳极氧化膜。研究了表面包铝层和阳极氧化时间对铝合金氧化膜表面形貌和硬度的影响,并探讨了硫酸阳极氧化处理对铝合金拉伸性能和疲劳性能的影响规律及机制。结果表明,2E12铝合金基体中的第二相在阳极氧化过程中会发生溶解,使得氧化膜表面出现孔洞。随着氧化时间的延长,氧化膜的厚度逐渐增加,孔洞数量也增多且尺寸变大。2E12铝合金经硫酸阳极氧化处理后,拉伸性能基本保持不变,但疲劳寿命出现明显下降。其中,去除包铝层的2E12铝合金经阳极氧化后,疲劳寿命最高下降到阳极氧化前的30%。硫酸阳极氧化处理后,疲劳裂纹起源于氧化膜表面的缺陷处,疲劳断口呈现多个裂纹源的特征。     

添加剂对LY12铸铝合金交流氧化膜性能的影响

采用交流氧化技术,通过对膜层厚度、耐蚀性、硬度等指标的测定及外观观察,讨论了多种有机和无机添加剂对LY12铸铝合金的氧化膜性能的影响。结果表明,适当的无机盐与有机酸以及醇类物质可显著改善LY12铝合金交流氧化膜的性能;对于直流法难以氧化的LY12铝合金,交流氧化膜的硬度达到了430Hv。     

激光冲击处理对LY12CZ铝合金残余应力的影响

利用激光冲击波对LY12CZ铝合金表面进行了冲击处理,用X衍射法测试了其冲击后的残余应力.实验结果表明,LY12CZ铝合金原始状态的残余应力表现为拉应力,其均值为110～120 MPa,合理地选择约束层的材料与厚度、能量吸收层的材料、激光光斑参数与模式,冲击处理后的残余应力值为-50±8 MPa,达到了工艺要求的残余应力值范围(-40-60 MPa),实现了对LY12CZ铝合金表面残余应力的控制,有利于提高其表面涂层的结合强度.     

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.     

电压对微弧氧化膜抑制7050铝合金氢脆敏感性的影响

为进一步探究微弧氧化膜和7050铝合金的氢脆敏感性之间的关系,采用了湿空气中的慢应变速率拉伸、拉伸断口形貌分析、微弧氧化试样表面形貌分析及氢含量测试等表征手段,验证了微弧氧化膜抑制7050铝合金在湿空气中发生氢脆的机制。结果表明,不同微弧氧化电压下制备的膜层对7050铝合金具有不同的抑制氢脆效果,抑制机制主要由膜阻氢进入试样和膜致附加压应力两个方面组成。     

Structure and tensile／wear properties of microarc oxidation ceramic coatings on aluminium alloy

Thick and hard ceramic coatings were prepared on the Al-Cu-Mg alloy by microarc oxidation in alkali-silicate electrolytic solution. The thickness and microhardness of the oxide coatings were measured. The influence of current density on the growth rate of the coating was examined. The rnicrostructure and phase composition of the coatings were investigated by means of scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, and X-ray diffraction. Moreover, the tensile strength of the AI alloy before and after microarc oxidation treatment were tested, and the fractography and morphology of the oxide coatings were observed using scanning electron microscope. It is found that the current density considerably influences the growth rate of the microarc oxidation coatings. The oxide coating is mainly composed of α-Al2 O3 and γ-Al2O3, while high content of Si is observed in the superficial layer of the coating. The cross-section microhardness of 120μm thick coating reaches the maximum at distance of 35μm from the substrate/coating interface. The tensile strength and elongation of the coated AI alloy significantly decrease with increasing coating thickness. The rnicroarc oxidation coatings greatly improve the wear resistance of AI alloy, but have high friction coefficient which changes in the range of 0.7-0.8. Under grease lubricating, friction coefficient is only 0. 15 and wear loss is less than 1/10 of the loss under dry friction.     

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。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头微弧氧化膜电化学腐蚀行为

利用微弧氧化技术在5083铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头表面制备一层均匀的微弧氧化膜.通过动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)分析,评估微弧氧化前后搅拌摩擦焊接头的腐蚀特性.结果表明,经过微弧氧化表面处理的搅拌摩擦焊样品腐蚀电流密度减小,电化学阻抗增加,抗腐蚀性能得到了显著改善.未氧化处理的不同焊接组织区域腐蚀行为存在明显的差异,而5083铝合金母相和焊缝表面的微弧氧化膜具有相同的形貌和抗腐蚀性能.     

GALVANIC CORROSION AND PROTECTION OF GECM／LY12CZ COUPLES UNDER DIFFERENT ATMOSPHERIC EXPOSURE CONDITIONS

Galvanic, compatibility between graphite epoxy composite materials (GECM) and LY12CZ aluminum alloy was evaluated in different atmospheric corrosion environments and by laboratory electrochemical measurements. Open circuit potential electrochemical measurements showed a relatively large potential difference about 1 volt between the GECM and LY12CZ aluminum alloy, and this difference provided the driving force for galvanic corrosion of the LY12CZ aluminum alloy as an anode. Having been exposed for 1, 3 or 5 years in Beijing, Tuandao and Wanning station, GECM/LY12CZ couples showed significant losses of strength and elongation. Protective coatings and non-conductive barriers breaking the galvanic corrosion circuit were evaluated under the same atmospheric corrosive conditions. Epoxy primer paint, glass cloth barriers and LY12CZ anodizing were effective in galvanic corrosion control for GECM/LY12CZ couples.     

LY12铝合金微弧氧化涂层组织结构对基体疲劳性能的影响

在硅酸盐体系电解液中于铝合金表面制备出不同厚度的微弧氧化涂层,研究涂层厚度对基体疲劳寿命的影响,并揭示疲劳损伤机制.采用XRD、SEM、EDS等分析手段分析涂层的物相与组织结构.用810 Material Test System 疲劳试验机评价涂层试样的疲劳寿命.结果表明,铝合金微弧氧化涂层主要由γ-Al_2O_3和a-Al_2O_3组成,涂层内层致密,表面多微孔.随氧化时间延长,涂层厚度增大,但表面粗糙度增加.疲劳测试结果表明,微弧氧化涂层会降低基底铝合金的疲劳寿命,涂层厚度增加,疲劳寿命下降显著.相对于基体铝合金,涂层厚度为10,18,30 mm的试样,疲劳寿命分别下降了4.4%,8.5%,32.2%.疲劳断口分析认为,涂层局部过度长入基体产生缺陷部位,在循环载荷作用下,容易产生应力集中,从而萌生疲劳源,使铝合金的疲劳寿命下降.     

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。     

The Formation of Vanadium-Containing Coatings in a Stagewise Microarc Oxidation Process

Formation of vanadium-containing oxide ceramic coatings in the stagewise microarc oxidation process on the surface of the D16 aluminum alloy is studied. Conclusions as to the mechanism of their growth are made on the basis of analysis of the change in the element composition and surface morphology of the coatings. The prospects of using such coatings as catalytically active systems are shown.     

ZM5镁合金微弧氧化膜的生长规律

研究了ＺＭ５铸造镁合金微弧氧化膜的生长规律,初步分析了氧化膜生长机理。初始阶段,氧化膜向外生长速度大于向内生长速度。达到一定厚度后完全转向基体内部生长。氧化膜具有表面疏松层和致密层两层结构,致密层最终可占总膜厚的９０％。     

铝合金微弧氧化膜在高温盐水中的耐蚀性能研究

研究5052铝合金微弧氧化膜在70℃/7%NaCl溶液中浸泡不同时间的开路电位和电化学阻抗谱变化,分析微弧氧化膜层的防腐机理。研究表明,高温腐蚀溶液可快速通过微弧氧化膜缺陷渗透到基体铝合金表面,从而引发基体金属腐蚀;但腐蚀产物在膜层缺陷内的沉积可阻塞腐蚀溶液向缺陷内部渗透,又使微弧氧化膜具有一定的自修复能力,膜层电阻经过初始阶段的急剧下降后,基本保持不变;对微弧氧化膜进行封闭处理可有效提升膜层的自修复能力。     

镁合金等离子体微弧氧化过程负电压调控的研究

研究了AZ31镁合金在不同电压条件下的成膜效果,着重研究了在固定正电压而改变负电压的情况下的成膜厚度、致密度、耐腐蚀性能等差别,讨论了负电压在成膜过程中的作用,并且比较了在不同的溶液体系中负电压对于成膜性能以及二次放电现象的影响.结果表明：较低的负电压能在一定程度上促进氧化膜的生长,使致密的氧化层变厚,提高膜的性能.而高负电压会加速成膜速度并导致较为剧烈的二次放电现象,使膜的致密性降低,从而降低膜的性能.