高强度铝合金微等离子体电解氧化陶瓷质膜层影响因素

微等离子体电解氧化是在阳极氧化基础上发展起来的直接在轻合金表面原位生成γ-Al2 O3和α-Al2 O3陶瓷质膜的一项表面工程新技术.α-Al2 O3对陶瓷质膜层的性能起决定性作用,最大限度地促进α-Al2 O3的形成,是改善铝合金表面综合性能的关键.经过对国内近20个单位的调研,发现该技术在军工、航空、航天、机械等领域有着迫切的需求和广泛的应用前景,有望部分替代硬质氧化膜实现大规模生产.本文从基体材料、溶液特性及电参数三方面分析铝合金微等离子体氧化膜层的影响因素,重点分析基体合金元素对陶瓷质膜层的影响.指出该技术在高强度铝合金应用领域的发展方向并对其前景进行了展望.     

激光诱导氧化辅助微细铣削TA19钛合金高深宽比微结构的研究

目的 提高TA19钛合金的微切削加工性.方法 提出一种激光诱导氧化辅助微细铣削的复合加工方法.该方法使用较小功率的纳秒脉冲激光辐照钛合金表面,诱导材料在富氧氛围下产生氧化反应,生成疏松且易于铣削去除的氧化层.随后使用微铣刀快速去除氧化层,可提高加工效率和刀具寿命.通过激光诱导氧化试验和微细铣削试验,选择最优的激光参数和铣削参数.在最优参数下,加工宽度为0.5 mm、深宽比为3的微结构.为了验证复合加工方法的高效性,在相同的铣削参数下,与常规微细铣削工艺作对比研究.结果 激光平均功率与激光扫描速度均会对氧化效果有影响.激光平均功率为4 W、扫描速度为1 mm/s时,TA19钛合金的氧化效果较好,此时生成的氧化层疏松多孔,氧化层和亚表层的厚度分别为32μm和9μm.随每齿进给量的增加,铣削力逐渐增加,而背吃刀量对铣削力的影响较小,选取铣削参数n=20000 r/min、fz=1.75μm/z、ap=6μm为较优参数.与常规微细铣削工艺相比,激光诱导氧化辅助微细铣削的切削力降低了38％,且加工的高深宽比微结构的毛刺较小,表面质量较高.结论 激光诱导氧化辅助微细铣削的复合加工工艺可以有效改善TA19钛合金的微切削加工性,提高刀具的使用寿命.     

镁合金环保型等离子体电解氧化膜层结合机理的研究

膜和基体之间的结合强度是评价膜层质量的一项重要指标,镁合金等离子体电解氧化生成的类陶瓷层具有较好的结合力,但大量研究并未对膜层的结合机理进行深入的探讨。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等方法对氧化膜的相组成和形貌特征进行研究,着重对膜层的结合机理进行分析和探讨。结果表明,微弧区瞬间的高温高压大大促进了孔壁附近膜里的氧和镁离子、铝离子间相互扩散,PEO膜层与基体的结合机理可以理解为7台金结合;XRD分析表明膜层并不存在碳和钠的化合物相,表明碳原子和钠原子并没有直接参与成膜反应,它们应该是通过沉积作用镶嵌在膜层的空隙中,因此这些原子与膜层的结合机理应该属于机械结合。     

镁合金微等离子体电解氧化陶瓷层生长及膜层微观形态和耐蚀性能的研究

通过对镁合金微等离子体电解氧化（Plasma Electrolytic Oxidation，PE0）沉积陶瓷层的生长过程、微观形貌及相组成的分析，研究探讨了镁合金微等离子体电解氧化沉积陶瓷层的生长过程与生长机理，并采用盐雾腐蚀试验对镁合金微等离子体氧化沉积陶瓷层耐蚀性进行了研究对比。实验结果表明，镁合金微等离子体电解氧化得到的陶瓷层分为3部分：外层为疏松层，表面有很多孔洞；中间层为紧密层，结构紧密；内层为过渡层，为陶瓷层与基体镁合金相互渗透的衔接部位，是经典的冶金结合；在微等离子体电解氧化处理过程中，由于在高压高温的等离子体环境下，促进了氧负离子和镁离子借助于放电通道向膜层深处的渗透和迁移，形成表面的盲孔，提高了防护膜的致密性和与镁合金基体结合的坚韧度。     

基于MATLAB的微细铣削力分析

针对微细铣削不同于常规铣削的特点,通过实验分析瞬时刀具受力情况.分别改变切削深度、切削宽度、主轴转速、每齿进给量,通过实验分析铣削力在x、y、z 3个方向的分量,并根据实验数据利用MATLAB对瞬时铣削力进行预测.对微细铣削加工的协调问题进行深入分析与综合研究具有重要的理论意义和现实意义.     

微细电解铣削加工技术研究进展及展望

微细电解铣削加工技术具有工具电极无损耗、加工柔性高、与工件材料硬度无关等特点,在金属微结构器件制造领域展现出极具诱惑力的应用前景。通过综合国内外文献资料,按照不同的电解液供给方式介绍微细电解铣削加工技术的研究进展,分析微细电解铣削加工相关技术研究中存在的不足,并展望该领域的未来发展趋势。     

钛合金微等离子体氧化技术研究动态

综述了国内外钛合金的微等离子体氧化技术的研究现状,着重介绍了该技术的装置特点,分析了不同电解液体系下所生成的钛合金微等离子体氧化陶瓷膜层,并对氧化膜结构及性能作了较详细的介绍,阐述了膜层的耐蚀性、耐磨性、防生物附生性和生物相容性等,还简要介绍了该技术的应用领域,并提出了该技术今后的发展前景及方向.     

占空比对7075铝合金等离子体电解氧化陶瓷层质量的影响

在NaAlO2-NaOH混合体系下,对7075铝合金进行等离子体电解氧化处理,制备出不同正/负占空比下的陶瓷层,并研究了占空比对陶瓷层厚度、显微硬度、表面和截面形貌及相组成的影响。结果表明,在正占空比15%、负占空比10%时制备出的陶瓷层连续均匀致密,其显微硬度达到1080。     

Mn 元素对等离子体电解氧化陶瓷层相组成的影响

在Na2SiO3-NaOH体系的电解液中,对Mn元素含量不同的1070纯铝及3003铝合金进行等离子体电解氧化。对所得陶瓷层的厚度及显微硬度进行了测试,并分析了陶瓷层的微观形貌及相组成。结果表明:1070纯铝表面所形成的陶瓷层由α-Al2O3及γ-Al2O3组成,而3003铝合金表面所形成的陶瓷层则由γ-Al2O3组成;处理时间相同时,3003铝合金所形成的陶瓷层较纯铝1070所形成的陶瓷层更厚,但显微硬度更低,致密性下降,Mn元素对反应过程中高温氧化铝相的形成有一定的抑制作用。     

钛合金微等离子体氧化研究进展

微等离子体氧化技术可以有效地改善钛合金的表面性能,拓宽其应用领域。本文详细介绍了钛合金微等离子体氧化的基本过程以及在铝酸盐和磷酸盐体系中钛合金的微等离子体氧化膜的结构、特点、性能及其应用。     

Effect of Initial Oxide Film on the Formation and Performance of Plasma Electrolytic Oxidation Coating on 7075 Aluminum Alloy

In the early stage of plasma electrolytic oxidation(PEO),the quick formation of the initial oxide film on the surface of the aluminum substrate is necessary for the subsequent discharge spark process.Furthermore,the compactness of the initial oxide film greatly affects the quality of the PEO coating,but the related mechanisms are not investigated in detail.In this paper,the status of the initial oxide film was adjusted by adding the(NaPO₃)₆ into the based electrolyte,and th...     

阴极等离子体电解氧化表面改性新方法探索

阴极等离子电解氧化(CPEO)打破等离子体电解领域传统认识,利用液相放电现象,使钢铁及钛基材料阴极表面快速氧化,是一种氧化膜制备新方法,提高了材料的耐磨、耐蚀性能。与微弧氧化或阳极等离子电解氧化技术相比,CPEO技术的氧化膜生长速率显著提高,并适用于各种钢铁材料表面改性。介绍了CPEO技术的基本原理,包括液相放电现象和电压电流的演变过程、气膜形成与击穿过程、阴极内部近表面温度随电压变化规律和快速氧化过程,并对比分析了CPEO与阳极等离子体电解氧化和电解渗技术原理的共性与差异。介绍了光发射谱测量和等离子体参数的计算结果,分析阴极等离子体放电环境中阴极等离子体电解氧化机制。进一步总结了碳钢、不锈钢、Mo、TiAl合金表面CPEO膜的形貌、组织结构和性能特点,分析电解液中悬浮的碳粉特性,探讨放电过程中类金刚石(DLC)成分合成的可行性,并初步制备出含DLC成分的CPEO复合氧化膜。最后总结并展望了CPEO技术的发展方向以及应用前景。     

高速铣削钛合金Ti6A4V铣削力试验研究

采用涂层硬质合金刀具对钛合金Ti6A14V进行了高速铣削试验.通过分析正交试验直观图,研究了铣削参数的变化对铣削力的影响,为合理选择铣削参数提供了可靠的依据.高速铣削试验表明:采用小的轴向切削深度和每齿进给量及较大的径向切削深度和切削速度有利于减小铣削力.基于概率统计和回归分析原理,建立了铣削力回归方程,并对回归方程进行了显著性检验,检验结果表明:所建立的回归方程呈高度显著检验状态,与实际情况拟合的较好.     

等离子体电解氧化膜的工艺优化及耐腐蚀性能评价

对镁合金等离子体电解氧化膜的表面制备工艺进行了研究.采用正交设计法优化实验方案,对最佳工艺条件下制备的氧化膜的微观形貌、相组成进行了研究;采用点滴腐蚀、动电位极化曲线、循环阳极极化曲线、电化学阻抗谱及浸泡腐蚀试验对AZ31镁合金及等离子体电解氧化膜的耐腐蚀性能进行了综合评价.结果表明,制备的等离子体电解氧化膜的最佳工艺为KOH 4g/L、硅酸盐20 g/L、氧化电压300 V、氧化时间30 min;氧化膜主要成分为MgSiO3和Mg2SiO4,经过等离子体电解氧化之后其显微硬度、耐点滴腐蚀、耐均匀腐蚀和耐点腐蚀性能较AZ31镁合金均有较大提高.     

甲醇对镁合金等离子体电解氧化过程的影响

以甲醇和水为混合溶剂,KOH、Na2SiO3为电解质,恒电压方式对AZ31镁合金进行等离子体电解氧化(PEO)处理,通过原子吸收分光光度计检测等离子体电解氧化处理后电解液中镁离子含量,研究甲醇对镁合金等离子体电解氧化过程的影响。结果表明,在等离子体电解氧化过程中,甲醇的加入影响镁合金PEO过程放电特性;随着甲醇浓度的增大,镁离子溶出量逐渐减少,耐点滴腐蚀、耐均匀腐蚀性能均有提高;甲醇的加入能有效降低PEO过程能耗,当溶剂中甲醇浓度为12%(体积分数)时,能耗比未加甲醇时降低42.9%。     

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8470MPa,是基体硬度的2倍多。采用45#钢作对磨副,载荷为5kg,磨损时间20min条件下,膜层的失重为0.25mg,仅为基体的8%左右。     

钛及钛合金热氧化工艺的研究现状

钛及钛合金具有良好的综合性能,但是由于本身的磨损性能差、生物活性低等缺点限制了其在某些方面的应用,而热氧化处理是近年来一种简单有效的提高钛及钛合金表面性能的改性方法。本文介绍了热氧化处理的基本原理和工艺,概述了纯钛及钛合金的热氧化处理工艺现状,分析了影响热氧化工艺的因素,并对纯钛及钛合金的热氧化工艺前景作了展望。     

Plasma Electrolytic Oxidation of Arc-Sprayed Aluminum Coatings

Different posttreatment methods, such as heat treatment, mechanical processing, sealing, etc., are known to be capable to improve microstructure and exploitation properties of thermal spray coatings. In this work, a plasma electrolytic oxidation of aluminum coatings obtained by arc spraying on aluminum and carbon steel substrates is carried out. Microstructure and properties of oxidized layers formed on sprayed coating as well as on bulk material are investigated. Oxidation is performed in electrolyte containing KOH and liquid glass under different process parameters. It is shown that thick uniform oxidized layers can be formed on arc-sprayed aluminum coatings as well as on solid material. Distribution of alloying elements and phase composition of obtained layers are investigated. A significant improvement of wear resistance of treated layers in two types of abrasive wear conditions is observed. This article is an invited paper selected from presentations at the 2007 International Thermal Spray Conference and has been expanded from the original presentation. It is simultaneously published in Global Coating Solutions, Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Conference, Beijing, China, May 14-16, 2007, Basil R. Marple, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and Ghislain Montavon, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 2007.