铝合金表面微弧氧化技术

介绍了一种新的金属材料表面陶瓷化处理技术－－微弧氧化，这种技术可在铝合金表达生成α－Ａｌ２Ｏ３相的陶瓷氧化层，厚度可２００μｍ以上，显微度高３０００ＨＶ以上，耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击、电绝缘等性能均优于阳极氧化层。本研究采用弱碱性电解质溶液和交流电进行微弧氧化，工艺简单，试剂用量少，可在常温下对较大面积的铝合金材料作表达陶瓷化处理，具有很高的推广应用价值。     

铝合金表面微弧氧化耐磨润滑涂层

介绍了铝合金表面微弧氧化技术的工艺过程、反应机理和结构特征。对应用微弧氧化技术制备具有润滑性能的高硬度耐磨、防腐蚀氧化铝涂层及其应用进行了初步探讨。     

2A12铝合金纳米复合微弧氧化陶瓷层摩擦学性能研究

研究2A12铝合金表面制备含纳米Si（）2颗粒复合微弧氧化陶瓷层,主要考察了不同尺度、不同类型纳米颗粒对陶瓷层摩擦学性能的影响规律。采用扫描电镜观察涂层表面形貌,CETR微米摩擦磨损试验机和白光干涉仪考察复合陶瓷涂层的耐磨性。结果表明,与未添加纳米颗粒的普通微弧氧化层相比,添加20nmSi02、80nmSi02、800nmSiO2后所形成的陶瓷涂层孔隙尺寸和数量均明显减小,并具有较高的耐磨性。     

微弧氧化与材料表面陶瓷化

叙述了微弧氧化的工艺和膜层特性，综合并分析了国内外研究状况，并简单归纳了微弧氧化技术的应用倾域。     

铝合金表面微弧氧化纳米SiO2复合涂层的元素及物相分析

为提高微弧氧化层性能,通过向微弧氧化电解液中添加纳米SiO2颗粒,在7A52铝合金表面制备了纳米SiO2复合微弧氧化层.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪表征了纳米SiO2复合微弧氧化层的微观组织、元素分布特征及物相组成.研究表明:纳米SiO2颗粒与微弧氧化层复合生长到一起,在微弧氧化层中大致均匀分布;纳米SiO2在微弧氧化层中主要以无定形态存在,同时SiO2与微弧氧化层主体成分Al2O3发生相变反应,生成新物相-莫来石.     

铝合金微弧氧化陶瓷层的性能研究

利用微弧氧化方法在ＬＹ１２合金基体上制备了厚度达２００μｍ的陶瓷涂层， 对该涂层的使用性能进行了研究。结果表明，铝合金微弧氧化陶瓷层的硬度达１７００ＨＶ以上，划痕临界载荷为４０Ｎ，耐盐雾腐蚀寿命大于２０００ｈ，在一定条件下，其耐磨性能与硬质合金相当。     

不同厚度铝合金微弧氧化陶瓷层摩擦学性能研究

采用球-盘磨损实验方法,研究了不同厚度2A12铝合金微弧氧化陶瓷层的摩擦学特性及其磨损性能,用SEM观察陶瓷层的表面形貌、截面显微组织以及磨损后的形貌,XRD研究陶瓷层的相组成.研究表明,随氧化时间延长,样品表面膜厚度趋于均匀,界面处氧化膜变得比较平坦.陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,随氧化时间的延长、厚度增大,γ-Al2O3相在陶瓷层中的含量逐渐减少,而高温态、高硬度的α-Al2O3相的含量随氧化时间的延长逐渐提高,陶瓷层的平均硬度逐渐增大;未磨光、有疏松层的陶瓷层的磨损失重和磨损速率随微弧氧化时间的延长、厚度增大均增大,而磨光、去除疏松层的陶瓷层的磨损失重和磨损速率则均逐渐下降;磨痕的形状均为滑动方向上呈现片状鱼鳞、沟槽,为黏着磨损特征,磨痕未见裂纹.     

2024铝合金表面扫描式微弧氧化工艺研究

本研究利用小功率微弧氧化电源, 通过内充液式管状阴极的逐行扫描, 在2024铝合金样件表面生成微弧氧化陶瓷膜层, 对样件的局部受损部位进行了成功的修复, 从而突破了传统微弧氧化技术不能用于铝合金构件现场局部防护与修复的限制; 利用XRD、SEM、EDS等分析方法对陶瓷膜层的相组成与微观组织形貌进行了研究。利用纳米压痕仪测试了陶瓷膜层的纳米压痕硬度和弹性模量, 用动电位极化曲线测试陶瓷膜层的耐腐蚀性能。结果表明: 在恒电流模式下, 扫描式微弧氧化电压快速升高, 直接进入微弧放电阶段。其一次扫描成膜层厚度17 μm, 相对于传统微弧氧化具有很高的成膜效率。铝合金扫描式微弧氧化陶瓷膜层主要由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃组成, 膜层分为致密层和疏松层, 表面多微孔, 且有微裂纹; 纳米压痕测试结果表明, 陶瓷膜层纳米压痕硬度和弹性模量沿界面向外呈现先增加后减小的变化趋势。动电位极化曲线表明, 扫描式和传统微弧氧化陶瓷膜层都能够对基体起到有效的腐蚀防护作用, 传统微弧氧化陶瓷膜层的腐蚀防护作用高于扫描式。     

微弧氧化时间对铝合金陶瓷涂层结构和耐磨性的影响

铝合金微弧氧化陶瓷涂层结构致密,与基体结合牢固,具有良好的耐磨、耐蚀和电绝缘性能,应用前景广阔.采用微弧氧化工艺在6063铝合金表面沉积了Al2O3陶瓷涂层,考察了不同微弧氧化时间对涂层的微观结构、显微硬度、结合力及摩擦磨损性能的影响.结果表明:在电流密度一定的条件下,处理时间对涂层组织结构和性能有着较大的影响,随着微弧氧化时间的延长,涂层中α-Al2O3与γ-Al2O3相的衍射峰明显增强,制备的涂层表面更加致密,孔隙减少,同时所制备的涂层具有高的显微硬度(平均1180 HV)和好的抗耐磨性能,涂层与基体间的临界载荷约为85N,即涂层与基体间有强的结合力.     

钛合金表面微弧氧化纳米防污涂层及性能研究

利用微弧氧化技术,在Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面成功制备出纳米防污陶瓷涂层。采用扫描电镜、透射电镜和光学显微镜分析了纳米防污涂层的表面形貌、微观形态和氧化层厚度,采用X射线光电子能谱和X射线能谱仪对防污涂层的元素价态和化学组成进行了分析,采用WS-1型划痕试验机和数字万用表研究了涂层的结合强度和绝缘性,并采用TE66微磨损试验机和进行天然海水挂片试验考察了涂层的摩擦学性能和防污性能。结果表明:防污涂层厚度可达到20μm以上,涂层有非晶和20—50 nm纳米晶TiO2及Cu2O构成,膜基结合强度达到50 MPa,涂层绝缘性和耐磨性良好,防污性能得到明显改善,挂片6个月后涂层表面仅有少量海生物附着,而裸钛合金样品挂片3个月后则完全被海生物附着。     

铝合金微弧氧化陶瓷层微观形貌与力学性能的不均匀性

利用直流脉冲微弧氧化电源于硅酸盐系电解液中对尺寸为200mm×200mm×1mm的LY12铝合金样品进行表面处理,采用扫描探针显微镜和纳米金刚石压头观察并测定了样品表面中心区域和边缘区域陶瓷层的微观形貌、弹性模量、硬度及抗擦伤性能的差异。结果表明:铝合金微弧氧化陶瓷层的弹性模量和硬度平均值不仅较Al2O3的理论值有较大差距,且样品平面内陶瓷层的形貌和性能也不均匀,中心区域陶瓷层的微孔密度大而孔径小,同时陶瓷层的厚度、弹性模量、硬度以及临界载荷平均值分别较边缘区域减小约25.0%、27.7%、25.6%和8.50%。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织对微弧氧化膜生长的影响

采用微弧氧化方法在硅酸盐电解液里在2219铝合金搅拌摩擦焊接头表面均匀生长一层50 μm陶瓷膜, 分析了铝合金基体和焊缝区陶瓷膜的形貌、相组成和显微硬度分布, 探讨了合金显微组织和微弧氧化膜生长过程的相互影响. 结果表明, 铝合金显微组织对微弧氧化膜的生长影响较小, 铝合金基体和焊缝区的微弧氧化膜特性几乎相同, 陶瓷膜都是由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)相组成; 不同区域膜层的显微硬度相等, 其平均硬度约为HV 1500. 另外, 微弧放电高温过程对膜/基界面附近的铝合金显微组织没有影响.     

DLC膜厚度对镁基表面DLC/MAO复合膜层性能的影响

采用线性离子束沉积技术于AZ80镁合金微弧氧化(MAO)陶瓷层表面沉积不同厚度的类金刚石碳(DLC)膜,形成DLC/MAO复合膜层。对比研究4种膜基系统的表面结构特征、力学性能以及摩擦学性能差异。结果表明:随DLC膜厚度增加,复合膜层表面微孔数量减少,孔径减小,但凹凸不平趋势增加,且DLC膜表面颗粒特征更加明显,表现为DLC-80min/MAO/AZ80膜基系统具有最小的表面粗糙度,最大的硬度H、弹性模量E及H/E值;不同厚度DLC/MAO/AZ80膜基系统平均摩擦因数较MAO/AZ80显著降低;DLC膜厚度增加导致3种复合膜基系统的表面微观结构改变,使得摩擦因数与磨痕形貌存在差异;各膜基系统表面磨痕处均形成了Fe的转移层,由于表层DLC膜"裸露"的大量C对磨损界面具有很好的润滑作用,而使得镁合金基体获得有效保护。     

抗Zr“中毒”Al-Ti-B-C中间合金对7050铝合金力学性能的影响

通过场发射扫描电子显微镜(FESEM),X射线衍射仪(XRD),能量色谱仪(EDS)分析Al-5Ti-1B,Al-4Ti-1C和Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金的微观组织与物相组成,比较研究3种中间合金对7050铝合金晶粒尺寸与力学性能的影响。结果表明:Zr的存在削弱了Al-5Ti-1B和Al-4Ti-1C中间合金的细化效果,而对Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金细化效果影响较小。含掺杂型TiC粒子的Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金具有较好的抗Zr"中毒"能力,加入量为0.2%(质量分数,下同)时,含Zr7050铝合金平均晶粒尺寸由200μm细化至(60±5)μm,室温极限抗拉强度由405MPa提高到515MPa,提高了27.2%,伸长率由2.1%提高到4.1%。而加入0.2%的Al-5Ti-1B或Al-4Ti-1C中间合金时晶粒尺寸较粗大且分布不均匀,表现出明显的细化"中毒"。     

5083/6063异种铝合金焊接头的低温拉伸性能研究

采用拉伸试验机,研究了5083/6063异种铝合金对接焊焊接头低温拉伸力学性能,通过扫描电子显微镜,对拉伸断口的组织形貌进行了观察分析。研究结果表明:实验温度为298 K、113 K、77 K时,抗拉强度依次为129 MPa、175 MPa、220.5 MPa,抗拉强度随温度降低而增大,延伸率随温度降低有稍微提高。对低温断口的微观形貌分析,断口呈现韧窝形貌,断口分析为韧性断裂。     

退火温度对5182车用铝合金冷轧板的组织及性能的影响

对5182铝合金冷轧板材进行了不同温度退火处理及退火后的单向拉伸试验、杯突试验以及微观组织表征.结果表明:随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度逐渐降低,在300～325℃范围内,分别由原来的240MPa、379MPa快速降低到114MPa、258MPa;杯突值由原来的5.77 mm提高到了8.75 mm;同时,应变硬化指数也大幅度提高,当退火温度达到325℃,并保温30min,冷轧板材已经发生了完全再结晶.     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头拉伸行为研究

目的 研究5083铝合金搅拌摩擦焊接（FSW）的组织、力学性能和拉伸应变,分析接头的拉伸行为。方法 采用数码相机、光学显微镜、电子扫描显微镜等表征分析方法,对焊缝的表面宏观成形、微观组织、断口形貌进行分析;利用拉伸机、三维数字动态散斑应变测量分析系统和显微维氏硬度计对接头的力学性能和拉伸应变进行测试。结果 不同焊接工艺参数下FSW接头的最低抗拉强度为305 MPa,断后延伸率达到了14%以上;焊核区拉伸应变沿板厚方向呈现上高下低和上宽下窄的不均匀梯度分布,发生了较大程度的变形强化,直到拉伸应力达到抗拉强度。断裂失效前300/120接头的最大拉伸应变在晶粒粗大的母材区,500/120和500/200接头的最大拉伸应变则位于晶粒尺寸差异较大的后退侧焊核区与热力影响区交界处。接头拉伸断口宏观上均为45°剪切韧性断裂,微观上均以韧窝韧性断裂为主,而高热输入500/120接头出现脆性断裂特征,其延伸率明显降低。结论 高热力耦合输入使铝合金FSW接头薄弱区发生转变,强韧性降低。     

快速凝固/粉末冶金高硅铝合金微观组织及拉伸性能

采用快速凝固／粉末冶金法制备Al-17Si-6Fe-4.5Cu-0.5Mg合金,并进行T6处理。利用现代测试手段对挤压态及T6处理态合金微观组织及拉伸性能进行研究。结果表明：采用这种工艺可使合金组织中第二相得到显著细化,经T6处理后第二相有粗化趋势,同时也有新相沉淀析出;合金拉伸性能主要表现在高温、低塑性及良好耐热性。     

铝材微弧氧化功率与表面粗糙度的关系

在实际工业应用中,对不同的产品表面粗糙度有不同的要求,因此,在利用表面处理技术对产品进行表面处理时,其对产品表面粗糙度的影响成为必须考虑的因素.采用微弧氧化技术,以LY12铝合金为试验样品,通过改变不同的微弧氧化功率,制备相应的铝合金陶瓷膜,分别对陶瓷膜进行SEM分析及表面粗糙度测量,得出铝合金陶瓷膜表面粗糙度随微弧氧化功率的变化曲线,研究了氧化功率对铝合金陶瓷膜表面粗糙度的影响.结果表明:微弧氧化功率对铝合金陶瓷膜表面粗糙度的影响非常明显,随着微弧氧化功率的提高,陶瓷膜粗糙度随之增大.并从机理方面进一步做了分析.     

镁合金微等离子体氧化膜的特性

采用ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）等方法初步研究了镁合金微等离子体氧化膜的相组成及形貌特征。结果表明，该技术能在镁合金表面生长一层厚度大于１００μｍ并与基体结合良好的氧化膜，提高了合金的耐蚀性。在ＮａＡｌＯ２溶液中对ＭＢ１５镁合金微等离子体氧化时，氧化膜由ＭｇＯ和ＭｇＡｌ２Ｏ４相组成。铝元素已扩散到膜内层，但膜表层存在铝元素富集区。