石墨烯添加剂对ZL109铝合金活塞微弧氧化复合膜层摩擦性能的影响

在电解液中加入不同浓度石墨烯添加剂,通过微弧氧化在ZL109铝合金表面制备了石墨烯复合陶瓷膜,通过测厚仪和硬度计对膜层进行检测;然后对最佳浓度处理试件进行摩擦磨损试验,分析其摩擦因数、表面形貌以评价石墨烯添加剂对微弧氧化复合陶瓷膜摩擦性能的影响和作用机理。结果表明:石墨烯添加剂的加入使微弧氧化膜层具有更加优异表面性能和抗磨减摩性能,在浓度为6 g/L时膜层厚度达29.68 μm,硬度达到990.12 HV0.3,摩擦因数稳定在0.19,较普通陶瓷膜摩擦因数显著降低,达34.48%。在磨擦过程中,石墨烯对摩擦副表面的凹槽和划痕进行了填充,表面珩磨纹更加细密;同时,复合添加剂在磨擦过程中形成了C元素薄膜,起到了自修复作用。     

电解液体系对石墨烯镁基复合材料微弧氧化膜层组织及耐蚀性能的影响

分别在3种不同电解液体系(硅酸盐体系、铝酸盐体系、磷酸盐体系)对石墨烯镁基复合材料表面进行微弧氧化,并对微弧氧化后膜层的微观组织形貌和物相组成进行分析,通过电化学和浸泡实验对其耐蚀性进行测试。结果表明:硅酸盐体系微弧氧化膜层表面光滑平整,微孔分布均匀;铝酸盐微弧氧化膜层较薄,孔隙尺寸最小;磷酸盐体系膜层微孔分布不均匀,表面存在较多裂纹;硅酸盐体系微弧氧化膜层物相组成主要为SiO_2和MgO,磷酸盐和铝酸盐体系膜层物相组成主要为MgO。3种电解液体系微弧氧化膜层耐蚀性能较基体复合材料提高一个数量级左右,其中硅酸盐体系微弧氧化膜层耐蚀性最好。     

复合电解液体系下镁合金微弧氧化膜层研究

在硅酸钠-磷酸钠复合电解液体系中,以ZK60镁合金为研究对象进行微弧氧化,利用电压-时间曲线,扫描电镜,X射线衍射分析等研究复合电解液的微弧氧化过程,膜层微观形貌及物相组成,并通过全浸实验和划痕实验等测试手段,研究微弧氧化膜层的耐蚀性能和膜基结合力。结果表明,该体系下微弧氧化过程分为阳极氧化膜生成阶段、微弧氧化膜快速生长阶段和电压微小下降过程,以及微弧氧化膜修整阶段;Mg O和Mg2Si O4为膜层主要构成相;膜层表面平整光滑,与基体相比,微弧氧化膜层的腐蚀速率为0.3229 g/(m2·h),耐蚀性显著提高;且具有较高的膜基结合力,其高临界载荷8.49 N。     

锆合金微弧氧化陶瓷膜结构和耐蚀性的研究

在磷酸盐电解液体系中,利用微弧氧化技术在Zr702合金表面原位生长了陶瓷膜,通过扫描电镜、X射线衍射和电化学分析等方法研究了陶瓷膜的表面形貌特征、组织结构及耐腐蚀性能.结果表明:在磷酸盐电解液体系中形成的微弧氧化陶瓷膜主要由单斜氧化锆(m-ZrO2)和四方氧化锆(t-ZrO2)相组成,膜层表面较为致密、平整;腐蚀试验表明:与锫合金相比,经过微弧氧化处理,合金的腐蚀电位上升,腐蚀电流密度下降,表明微弧氧化后合金的抗腐蚀能力得到较大提高.     

石墨烯掺杂对镁锂合金微弧氧化膜Cl?腐蚀敏感性的研究

为了研究添加石墨烯后镁锂合金微弧氧化膜在不同NaCl浓度下的腐蚀行为,通过向硅酸盐体系电解液中添加石墨烯,在镁锂合金表面制备出改性的MAO(Micro-arc oxidation)膜层,采用电化学极化曲线和阻抗谱方法研究改性膜层对NaCl溶液的腐蚀敏感性。结果表明:石墨烯的添加可有效改善由于微弧放电形成的孔洞及微裂纹等缺陷,提高膜层致密性和耐蚀性;改性的MAO膜层耐腐蚀性能随着NaCl溶液浓度的升高而降低,主要因为在较高的浓度梯度作用下,侵蚀性离子向膜层中扩散速率加快,进而加速了对MAO膜层的腐蚀破坏。     

复合电解液中ZK60镁合金的微弧氧化机理

在优化的铝酸钠-磷酸钠复合电解液体系中,以ZK60镁合金为研究对象进行微弧氧化实验,并结合电压-时间曲线和微弧氧化各个阶段膜层的微观形貌以及物相分析等方面对复合电解液体系中微弧氧化过程及成膜机理进行了探讨。结果表明,该体系下微弧氧化过程分为了氧化膜生成阶段、微弧氧化膜层快速生长阶段和电压微小下降过程以及微弧氧化膜层的修整阶段。膜层的物相分析表明微弧氧化初期膜层主要成分为MgO,Mg和MgZn2,中后期膜层中的主体相为尖晶石结构的MgAl2O4和方镁石结构的MgO,微弧氧化的最后阶段对膜层的物相组成没有影响。     

Zr-4合金微弧氧化层的生物摩擦学性能

采用含Ca、P电解液,450V微弧氧化在Zr-4合金表面制备氧化膜层,在25%小牛血清润滑条件下做球盘往复式摩擦磨损试验,重点研究了氧化膜层的摩擦磨损特性。结果表明,微弧氧化膜层含Ca、P,主要由立方相氧化锆、四方相氧化锆和少量单斜相氧化锆构成,膜层表面粗糙多孔,有少量的微裂纹。Zr-4合金微弧氧化层与Si3N4球的摩擦因数低于Zr-4合金与Si3N4球的,氧化膜层硬度较高,摩擦副间的接触面积较小,膜层微孔储存小牛血清湿式润滑作用,均有利于摩擦因数降低。Zr-4合金微弧氧化层磨损量明显低于Zr-4合金,微弧氧化层硬度高是主要原因。Zr-4合金摩擦磨损以显微切削机制为主,微弧氧化层摩擦磨损则兼有疲劳剥落和显微切削两种机制。     

氧化石墨烯对钛合金微弧氧化膜磨损与腐蚀性影响

为改善Ti-5Al-1V-1Sn-1Zr-0.8Mo合金微弧氧化膜的耐磨和耐腐蚀性,向电解液中添加0-1.00g/L的氧化石墨烯制备微弧氧化膜。对微弧氧化膜的厚度、粗糙度、微观形貌及组成进行了表征,并对膜层的耐磨性及耐腐蚀性进行了测试分析。结果表明,随着氧化石墨烯加入量增加,氧化膜厚度从102.3 μm增加为115.3 μm,粗糙度从56.7 μm减少为32.9 μm;未加入氧化石墨烯时,膜层表面的微孔直径大小约为10-60 μm,且有大量微裂纹,随着氧化石墨烯的加入,微孔直径减小,在加入量为0.75 g/L和1.00 g/L时,微孔直径稳定于10-20 μm左右;XRD结果显示,加入氧化石墨烯后,膜层中的金红石相TiO₂含量略有增加,磨损过程中膜层质量损失较未加入时有了显著的降低;加入0.75 g/L的氧化石墨烯后,膜层与基体合金的结合力最大,达到53.3 N,较未加入氧化石墨烯的膜层增加了6.2 N;经盐雾腐蚀480 h后,氧化石墨烯加入量为0.75 g/L和1.00 g/L的膜层具有更好的耐腐蚀性能。     

Ti6Al4V微弧氧化TiO2/W复合膜的制备及摩擦学性能

目的提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能。方法在硅酸盐-磷酸盐电解液中添加不同浓度的纳米W粉,利用微弧氧化技术在Ti6Al4V基体表面制备出氧化陶瓷膜。利用FE-SEM、EDS和XRD研究了在不同浓度W粉参与下的微弧氧化膜表截面微观形貌、元素分布及膜层相组成。通过旋转摩擦磨损试验评估了膜层的摩擦学性能。结果电解液中加入纳米W粉可以促进膜厚增长,尤其在含0.5～2 g/L纳米W粉时,膜厚呈近似线性增长;但W粉在膜层表面的附着会导致粗糙度的增大。在纳米W粉参与下,微弧氧化膜中除了锐钛矿、金红石和Al_2TiO_5相之外,W含量也随电解液中颗粒含量的增加而提高。在6 g/L纳米W粉复合下,微弧氧化膜的摩擦系数、比磨损率分别减小了约13.33%和3.53%。结论 W粉颗粒以机械啮合附着在氧化膜表面,部分颗粒随熔融氧化物包裹进入膜层并发现熔化迹象。W粉含量为6 g/L时,制备的氧化膜表面质量有所改善,即微孔和裂纹等有所减少,耐磨性较佳,摩擦系数和比磨损率较不含W粉的膜层均有所减小。     

SiC增强Ti-6Al-4V合金微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能

采用微弧氧化方法,通过在电解液中掺杂不同粒径碳化硅颗粒,在Ti-6Al-4V合金表面制备含不同粒径碳化硅的陶瓷膜层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和摩擦磨损实验机研究了膜层的微观形貌、结构物相以及摩擦磨损性能。实验结果表明,碳化硅对钛合金微弧氧化膜层表面形貌以及摩擦磨损性能影响显著,较小粒径碳化硅颗粒引入微弧氧化膜层可以显著降低微弧氧化膜层孔隙率,增强膜层表面致密度,较大提高膜层减摩耐磨性能。其中1~2μm粒径的碳化硅对膜层耐磨性的提高效果最为显著。较大粒径碳化硅难以通过尺度较小的微弧氧化孔进入微弧氧化层,减摩耐磨性能提高较小。