(Al_2O_3-SiO_2)_(sf)／AZ91D镁基复合材料微弧氧化膜的制备及电化学阻抗谱分析

在硅酸盐电解液体系中,采用交流微弧氧化方法在增强体体积分数为33%的(Al_2O_3-SiO_2)_(sf)/AZ91D镁基复合材料表面制备出完整的保护性氧化膜.利用SEM,EDS和XRD分析了氧化膜的形貌、成分和相组成,测量了膜层的显微硬度分布.采用电化学阻抗谱(EIS)评价了微弧氧化表面处理前后复合材料的电化学腐蚀性能,确立了不同浸泡时间对应的等效电路.结果表明,微弧氧化膜主要由MgO和Mg_2SiO_4相组成,最大硬度达到1017 HV.氧化膜电化学阻抗模值|Z|与镁合金基体相比大幅度提高,耐腐蚀性能明显高于基体.在3.5%NaCl溶液里浸泡96 h后,EIS出现感抗弧,显示膜内部开始出现点蚀破坏.氧化膜耐蚀性由膜内致密层特性所决定.     

AZ91D镁合金的微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀行为研究

利用微弧氧化技术对AZ91D镁合金在铝酸盐和锫盐溶液中进行表面陶瓷化处理.采用IM6e型电化学工作站,对微弧氧化镁合金进行电化学稳态电流/电位极化曲线测量以及塔费尔斜率测量.通过电化学测量对微弧氧化镁合金的腐蚀行为进行分析.结果表明:镁合金经微弧氧化处理后,点蚀的发生受到限制,镁合金微弧氧化试样的腐蚀电流较原始试样降低4～6个数量级.镁合金微弧氧化试样的耐蚀等级均达到耐蚀以上的等级.     

滑动速度对Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D复合材料磨损性能的影响

以硅酸铝短纤维作为增强体,以磷酸铝作为预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法制备出硅酸铝短纤维体积分数分别为15%、20%、25%和30%的镁基复合材料.利用MM200磨损试验机,分别在10、20、30、40、50 N的外加载荷及0.47 m/s和0.94 m/s速度条件下,与硬度(HRC)为53的20Cr对磨环在干磨条件下进行对磨,考察了滑动速度对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料试样磨损量的影响,并通过扫描电镜对试样摩擦表面进行了形貌观察和分析.结果表明,滑动速度的变化对复合材料试样磨损量的影响比对AZ91D基体合金试样磨损量的影响更大更复杂,这种影响趋势既因复合材料体积分数的变化而不同,同时取决于外加载荷的大小.     

Al2O3-SiO2（sf）／AZ91D复合材料的摩擦磨损性能

以硅酸铝短纤维作增强体,以磷酸铝作为预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法制备镁基复合材料.利用MM200磨损试验机,分别在10、30、50 N的外加载荷和0.47和0.94 m/s条件下,与硬度(HRC)为53的20Cr对磨环在干态条件下进行对磨,结果表明,在0.47 m/s的滑行速度和10、30 N的外加载荷条件下,复合材料的磨损机制基本上是单一的磨粒磨损;在0.47 m/s的滑行速度和50 N外加载荷条件下,复合材料在磨粒磨损的基础上附带有轻微的剥落磨损;在0.94 m/s的滑行速度和50 N外加载荷条件下,复合材料的摩擦磨损机制是以磨粒磨损为主并辅以轻微粘着磨损的复合磨损,此时,复合材料表现出相对较好的摩擦磨损性能.     

外加载荷对Al2O3·SiO2(sf)/AZ91D复合材料磨损性能的影响

分别以硅酸铝短纤维和磷酸铝为增强体和预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法分别制备出体积分数为15%、20%、25%和30%的镁基复合材料.利用MM200磨损试验机,分别在外加载荷为10、20、30、40和50 N及滑动速度为0.47和0.94 m/s条件下,与硬度为HRC53的20Cr对磨环在干态条件下进行对磨,考察了外加载荷对不同体积分数硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料试样磨擦率和磨损机制的影响,并通过扫描电镜对试样摩擦表面进行了形貌观察和分析.结果表明:在低滑动速度(0.47 m/s)下,复合材料的磨损机制随着外加载荷的改变而改变;而在高滑动速度(0.94 m/s)条件下,则没有这种改变;在干磨条件下,试样磨损率随体积分数的变化受到外加载荷和滑动速度的影响.     

SiCw/AZ91镁基复合材料的微弧氧化行为及涂层的耐腐蚀性能

采用微弧氧化表面处理技术在SiCw/AZ91镁基复合材料表面制备保护性涂层.通过与AZ91镁合金对比,研究镁基复合材料的微弧氧化行为及其形貌特征,并采用电化学方法评价了微弧氧化涂层的耐腐蚀性能.结果表明,SiC晶须的存在影响了基底材料表面阻挡层的形成,使复合材料的微弧氧化行为不同于基体合金.与合金相比,在恒电流模式下进行微弧氧化的过程中复合材料的电压随时间的演变趋势不够理想,而且在相同工艺条件下复合材料的起弧时间比合金要长.复合材料在微弧氧化过程中偶尔会出现烧蚀现象.虽然SiC晶须会影响复合材料表面涂层的形成,微弧氧化处理仍然能够增强镁基复合材料的耐腐蚀性能,使其自腐蚀电位提高,腐蚀电流降低.当采用恒压模式制备涂层时,涂层耐腐蚀性能随电压的提高而增强.     

电解液中的稀土对AZ91D镁合金微弧氧化陶瓷层的影响

在硅酸盐碱性电解液中加入稀土Ce和Y的络合物[RECit],利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备了陶瓷层,研究了稀土在陶瓷层中的分布,稀土对陶瓷层厚度、孔隙率、表面形貌、陶瓷层相组成以及耐磨和耐蚀性能的影响.研究结果表明,以络合物形式加入到电解液中的稀土可以进入镁合金微弧氧化陶瓷层,能使陶瓷层变得致密,孔隙率减小、MgO与Mg2SiO4的比例提高,表面更加光滑,但使陶瓷层的厚度减小.电解液中稀土元素的加入,对改善镁合金微弧氧化陶瓷层的耐磨及耐蚀性能有明显作用,稀土络合物的适宜加入量约为0.0035 mol/L.     

Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料的制备及其性能研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料.适宜的挤压铸造工艺为:预制体温度650 ℃、模具温度550 ℃、浇注温度760 ℃和压力30～50 MPa.XRD、SEM、EDS和OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成比较紧密的结合层.与镁合金相比,复合材料的硬度和油摩擦性能有较大提高.     

Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料制备及界面反应机理研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料。介绍了复合材料的制备工艺,适宜的挤压铸造工艺为预制体温度650℃、模具温度550℃、浇注温度760℃和30～50MPa压力。XRD、SEM、EDS和光学金相显微镜OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成较紧密的结合层。     

石墨烯纳米片/AZ91D镁基复合材料腐蚀行为

研究了固溶处理后不同石墨烯纳米片(G_nps)含量的AZ91D镁基复合材料在模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。结果表明,随着G_nps含量的增加,镁基复合材料的固溶组织晶粒细化程度先增大后减小,耐腐蚀性也随着晶粒细化程度增加而增大。电化学试验结果表明,当G_nps质量分数为0.6%时,耐腐蚀性能最好,腐蚀电流密度(J_corr)降低至1.06×10^-4 A/cm²。研究表明,G_nps做为增强体对镁合金腐蚀性能的改善具有潜在价值。     

Al2O3-SiO2（sf）/AZ91D复合材料的蠕变微观组织和变形机理

在温度为473-573 K、外加应力为30-100 MPa下,对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基(Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D)复合材料及AZ91D镁合金进行拉伸蠕变实验。通过SEM和TEM检测方法对其蠕变微观组织变化和变形规律进行研究。结果表明,当两种材料的真应力指数n=3时,蠕变速率受位错的黏滞性滑移控制;复合材料的门槛应力增大、短纤维有效的承载和传载作用导致复合材料的蠕变抗力显著增大。短纤维表面上的MgO保护层增大了短纤维的承载和传载作用;短纤维的存在阻碍了复合材料的蠕变变形,降低了蠕变变形速率,控制着整个蠕变变形过程。     

AZ91镁合金微弧氧化处理研究

研究了AZ91镁合金的微弧氧化处理,结果表明,在不同处理时间AZ91镁合金表面分别形成了厚度为28～106 μm的陶瓷膜层.膜层分外层膜和内层膜两层,内层膜质地较为致密;外层膜质地较为疏松.疏松层主要成分为Mg2SiO4 和 MgSiO3,致密层主要成分为MgO.     

镁合金微弧氧化技术及其膜的耐蚀性能

本文介绍了微弧氧化技术的几种成膜机理;论证了镁合金微弧氧化膜具有很好的耐蚀性能,且微弧氧化工艺比普通的阳极氧化工艺简单。同时,镁合金的微弧氧化膜层还具有耐磨性、电绝缘性等一些优良性能,这使得微孤氧化技术有广泛的应用前景。     

TA15合金微弧氧化陶瓷涂层制备与电偶腐蚀性能

目的 改善TA15合金（Ti6Al2Zr1Mo1V）与异种金属间接触时产生的电偶腐蚀性能。方法 采用微弧氧化（Microarc oxidation,MAO）方法在硅酸盐电解液中,于钛合金表面制备TiO2基陶瓷涂层。采用XRD、SEM和EDS等方法,表征涂层的物相成分、组织结构及元素分布,用极化曲线、电化学阻抗谱和电偶腐蚀等测试涂层的耐腐蚀性能。结果 微弧氧化涂层由内外两层组成,内层致密,外层疏松多微孔,且内层与基体的结合呈现凹凸界面,出现“局部过生长”现象。涂层以金红石和锐钛矿TiO2相为主。与基体合金相比,陶瓷涂层的自腐蚀电位提高了0.672 V;随氧化时间的延长,涂层厚度增加,内层变得更加致密,涂层的自腐蚀电位提高。涂层内层的阻抗模值,随氧化时间的增加而增大,分别为1.16×106 Ω?cm2（10 min）、1.2× 106 Ω?cm2（30 min）和3.8×106 Ω?cm2（50 min）。在3.5%NaCl溶液中进行电偶腐蚀试验15天后,30CrMnSiA钢/TA15合金微弧氧化涂层对偶件的平均电偶腐蚀速度,明显低于30CrMnSiA钢与TA15合金、巴氏合金、铝青铜偶接时的腐蚀速度。结论 微弧氧化致密阻挡层具有良好的阻隔特性,降低了电偶腐蚀敏感度,有效缓解了电偶腐蚀的发生。     

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。     

电参数对AZ91D镁合金微弧氧化过程和膜层的影响

在硅铝复合电解液中,采用不同的电参数在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化膜。利用扫描电镜(SEM)观察了膜层表面微观形貌;通过膜层测厚仪测量了氧化膜的厚度。结果表明,随着电流密度、占空比或者氧化时间的增大,膜层的不均匀程度都逐渐增大,表面放电孔洞尺寸变大,数量减少;电流密度大于10A/dm2或氧化时间超过15min时,微弧氧化过程会出现熄弧阶段;膜层厚度随着电流密度的增加而呈现近似线性增加后趋于稳定的变化趋势;而随着占空比或者氧化时间的延长,膜层厚度则逐渐增大。     

AZ91D合金微弧氧化中金属型试样与触变成形试样的电参数对比

通过对两种不同加工工艺(金属型铸造、触变成形)AZ91D镁合金在完全相同电解液中进行的两组相同的微弧氧化实验,研究基材对微弧氧化过程的影响,探索电流-处理时间的变化规律。实验证明,基体对微弧氧化过程的起弧电压及电流-时间变化曲线有明显影响,但对膜层厚度、孔隙率及电流-时间变化曲线的影响不大。电流在整个实验过程中呈波浪形减小,并最终伴随二次起弧的发生。短时间、大电流的方法可以生成一定厚度的致密陶瓷层(20～30μm),表面光洁度较高,而且有利于节能。两组实验的实验现象无明显差异。     

AZ91D合金微弧氧化中金属型试样与触变成形试样的电参数对比

通过对两种不同加工工艺（金属型铸造、触变成形）AZ91D镁合金在完全相同电解液中进行的两组相同的微弧氧化实验．研究基材对微弧氧化过程的影响，探索电流-处理时间的变化规律。实验证明，基体对微弧氧化过程的起弧电压及电流-时间变化曲线有明显影响，但对膜层厚度、孔隙率及电流-时间变化曲线的影响不大。电流在整个实验过程中呈波浪形减小，并最终伴随二次起弧的发生。短时间、大电流的方法可以生成一定厚度的致密陶瓷层（20～30μm），表面光洁度较高，而且有利于节能。两组实验的实验现象无明显差异。