TC4钛合金微弧氧化复合陶瓷膜制备及耐磨性能研究

采用微弧氧化技术,通过向电解液中分别添加不同的陶瓷颗粒(SiC、SiO2),在TC4钛合金表面制备复合陶瓷膜。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD),MMA-1万能摩擦磨损实验机研究了不同的陶瓷颗粒对膜层微观组织结构、元素分布特征、相组成和耐磨性能的影响。结果表明,在电解液中添加陶瓷颗粒都能使膜层表面变得致密平整且膜层的厚度增加。陶瓷颗粒能够进入氧化层中,但并不发生相变反应。SiC和SiO2颗粒能显著提高膜层耐磨性能。     

TC4合金微弧氧化涂层的组织结构与高温氧化行为研究

为了提高TC4合金的高温抗氧化性能,采用微弧氧化方法在NaAlO₂+Na₃PO₄电解液体系中,于钛合金表面制备抗氧化陶瓷涂层。通过XRD、SEM、EDS等方法,表征涂层的相组成和微观结构,用纳米压痕仪测试涂层硬度与弹性模量,并研究了微弧氧化涂层的抗高温氧化及抗热震性能。结果表明：微弧氧化涂层表面多孔,涂层以Al₂TiO₅和金红石型TiO₂相为主。微弧氧化涂层的纳米硬度为(7.8±0.6) GPa,显著高于TC4合金[(4.0±0.2) GPa]。微弧氧化涂层在700℃循环氧化80 h后,单位面积增重仅0.73 mg/cm²,远小于TC4合金的增重(20 mg/cm²),表现出良好的高温抗氧化性能。经700℃热冲击25次后,涂层未出现剥落现象,展现出良好的抗热震性能。由此可见,微弧氧化涂层能有效阻止氧的扩散,显著降低了钛合金基体的氧化速率,改善了钛合金的抗高温氧化性能。     

氧化时间对TC11钛合金表面微弧氧化膜的耐烧蚀性能影响

在NaSiO_3(2g/L)、NaH_2PO_2(2g/L)、NaAlO_2(3g/L)、NaF(1g/L)的混合电解液中采用微弧氧化技术在TC11钛合金表面制备氧化时间不同的微弧氧化膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析各氧化时间下膜层的表面形貌和各元素的含量,采用显微硬度计测出微弧氧化膜的硬度。以某型牵引火炮身管为实验平台,采用自行设计的烧蚀实验装置模拟发射状态下火炮身管内膛工况条件。在每次装药(14孔火药)为15g条件下,对膜层进行重复烧蚀检实验,检测微弧氧化膜的耐烧蚀性能。结果表明,氧化时间为20min时TC11表面微弧氧化膜具有良好的微观形貌,烧蚀20次后质量损失率最低,为0.0264%。本实验可以为火炮轻量化以及身管内膛耐烧蚀问题提供参考借鉴。     

MAO时间对内燃机用TC4合金表面氧化膜组织和腐蚀性能的影响

采用微弧氧化(MAO)技术在内燃机用TC4合金表面制备氧化膜,实验测试研究其组织以及腐蚀性能,并对TC4合金和N80钢之间发生对偶腐蚀性能分析。研究结果表明:膜内层组织致密,外层多孔疏松,内层和基体之间以凹凸界面相结合。氧化膜中存在锐钛矿与金红石型两种结构的TiO₂,以金红石相为主。当MAO时间增加后,膜厚也明显增大,形成了许多大尺寸孔洞与部分小裂纹。MAO后形成了比TC4合金更高的自腐蚀电位,并且随着氧化时间增加,可以促进试样自腐蚀电位上升。由于MAO膜和N80钢电极偶接后会引起电流密度的显著减小。MAO膜能够显著降低腐蚀速率,提高N80钢耐蚀性。     

MAO时间对内燃机用TC4合金表面氧化膜组织和腐蚀性能的影响北大核心CSCD

采用微弧氧化(MAO)技术在内燃机用TC4合金表面制备氧化膜,实验测试研究其组织以及腐蚀性能,并对TC4合金和N80钢之间发生对偶腐蚀性能分析。研究结果表明:膜内层组织致密,外层多孔疏松,内层和基体之间以凹凸界面相结合。氧化膜中存在锐钛矿与金红石型两种结构的TiO2,以金红石相为主。当MAO时间增加后,膜厚也明显增大,形成了许多大尺寸孔洞与部分小裂纹。MAO后形成了比TC4合金更高的自腐蚀电位,并且随着氧化时间增加,可以促进试样自腐蚀电位上升。由于MAO膜和N80钢电极偶接后会引起电流密度的显著减小。MAO膜能够显著降低腐蚀速率,提高N80钢耐蚀性。     

TC4钛合金微弧氧化六方氮化硼复合膜的组构及摩擦学行为

为了提高钛合金微弧氧化膜的耐磨性能,同时降低其摩擦系数,在硅酸钠-六偏磷酸钠-钨酸钠电解液中添加了1.5 g/L六方氮化硼(h BN)微粒,采用WHD-30微弧氧化电源直流脉冲模式在TC4钛合金表面制备了微弧氧化h BN复合膜。利用SEM,XRD,三维立体显微仪对复合膜的表面、截面微观形貌和结构进行了分析,研究了其在室温下的摩擦磨损性能。结果表明:在微弧氧化h BN复合膜的表层弥散有h BN颗粒,膜的表面只有少量的微孔;膜中具有金红石及锐钛矿Ti O2、Al2Ti O5和h BN,包含一些非晶态的P,Si,W化合物;在4 N载荷下干摩擦,微弧氧化h BN复合膜的摩擦系数为0.05,比磨损率为0.94 mm-6/(N·m),只发生了轻微的黏着磨损,几乎未发生磨粒磨损,起到了自润滑的作用;本法制备的复合膜既提高了TC4钛合金的耐磨性能,同时又减小了其摩擦系数。     

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。     

SiC复合微弧氧化陶瓷层制备及其摩擦学性能

通过在电解液中添加SiC纳米颗粒的方法,利用微弧氧化技术在ZL109铝合金上制备复合陶瓷层,研究SiC复合微弧氧化陶瓷层的微观结构和摩擦学性能。研究结果显示,SiC纳米颗粒进入到微弧氧化陶瓷层中形成了复合陶瓷层,复合陶瓷层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3和SiC三相组成;与普通的微弧氧化陶瓷层相比,SiC复合陶瓷层的表面更加平整,硬度提高了20.4%;SiC复合陶瓷层在高速往复式摩擦磨损实验中的摩擦系数降低了22%、磨痕宽度减小了34.7%。分析表明,复合陶瓷层硬度的提高和导热性的增强是改善摩擦磨损性能的主要原因。     

纳米BN颗粒对7075铝合金微弧氧化膜结构及耐磨性能的影响

为提高7075铝合金表面的耐磨性能,在掺杂纳米BN颗粒的电解质溶液中通过微弧氧化技术构筑铝合金表面硬质陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、粗糙度仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等表征方法,研究了加入纳米BN颗粒对微弧氧化过程起弧电压及涂层的表面形貌、孔隙率、物相组成、厚度、粗糙度、显微硬度、摩擦磨损性能的影响。结果表明：涂层主要由α-Al₂O₃相和γ-Al₂O₃相组成;纳米BN颗粒提高了起弧电压,增加了涂层的厚度、粗糙度、硬度;当添加0.3 g/L纳米BN颗粒时,所得微弧氧化涂层的综合性能最佳。此时涂层中的微孔数量少、孔径小,致密度高,其表面孔隙率从未添加的6.617%降到3.518%;硬度达到最高值916.7 HV_{10 N},厚度20μm,粗糙度2.38μm;摩擦系数降低至0.7,磨损率降低至7.84×10^-5 mm³/(N·m)。     

TC11微弧氧化膜制备及其结构性能研究

在Na2SiO3-Na2WO4-NaOH混合电解液中,利用微孤氧化(MAO)技术在TC11合金表面制备了氧化膜.用扫描电镜(SEM),X射线能谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD)对氧化膜微观结构、化学成分、厚度以及相组成进行了分析,采用HVS-1000维氏显微硬度计、MFT-4000划痕试验机、电化学测量系统完成氧化...     

氧化处理时间对Ti6Al4V微弧氧化陶瓷膜的影响

采用交流微弧氧化法于：Na：SiO3-KOH-(NaPO3)6溶液中在％6A14V表面形成了氧化物陶瓷膜．利用扫描电镜、电子探针及X射线衍射研究了陶瓷膜的组织形貌、元素的分布和相组成．研究表明：在恒定的微弧氧化电参数(U =500V，U-=100V和f=600Hz)下，随氧化时间延长，电流密度逐渐降低，膜层厚度不断增加；相对致密均匀的膜分为3层：过渡层、致密层与疏松层．膜层主要由TiO2(锐钛矿和金红石)相组成，延长处理时间，锐钛矿相及金红石相的相对含量发生变化，金红石相TiO2逐渐增多，而锐钛矿相TiO2减小．膜层相的形成过程可分为两个阶段。     

钛合金微等离子体氧化陶瓷膜结构与耐酸腐蚀

在铝酸钠溶液中,利用微等离子体氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长复合氧化物陶瓷膜,研究了陶瓷膜的相组成、形貌和陶瓷膜对钛合金耐酸腐蚀的影响。陶瓷膜由Al2TiO5,α-Al2O3和金红石型TiO2构成;整个膜层由致密层和疏松层组成。在盐酸和硫酸中陶瓷膜使得钛合金耐酸腐蚀特性提高了5倍左右。带有陶瓷膜的钛合金在硝酸中的腐蚀速率为膜层的溶解速率。     

镁合金微弧电泳复合膜层的微观结构和抗腐蚀性能

采用恒压模式在硅酸盐系电解液中制备镁合金微弧氧化陶瓷层,对比研究了微弧电泳和直接电泳镁合金的截面形貌、结合力大小以及抗腐性能差异.结果表明:在镁合金微弧氧化陶瓷层的表面可制备电泳有机层,简化了电泳工艺;在微弧电泳复合膜层间形成机械咬合力和化学键力,附着力等级可达1级;经800 h中性盐雾腐蚀试验后,复合膜层腐蚀增重量和样品表面的形貌均没有明显的变化;与微弧氧化陶瓷层和直接电泳有机层相比,微弧电泳复合膜层的电化学稳定性显著增强,腐蚀电流相分别减少了约5个和2个数量级.     

镁合金微弧氧化膜的制备工艺研究

为获得所要求厚度的镁合金微弧氧化膜,研究了镁合金制备工艺.采用正交设计法优化实验方案,运用综合平衡法对每个方案下制备的氧化膜的厚度和膜层的硬度进行了分析.确定了各因素对氧化膜的影响程度,并优先被弧氧化工艺配方,确定了最佳工艺条件,并对最佳工艺条件下制备的氧化膜的微观形貌、结构、硬度以及耐腐蚀性进行了研究.结果表明:最佳工艺配方是NaOH100g/L,铝盐40g/L,氧化电压为45 V,电解液温度35℃;氧化膜主要由致密的阻挡层和多孔的疏松层构成,其主要成分是MgAl2O4 和少量的MgO、Al2O3,经微弧氧化后其硬度和耐腐蚀性较镁合金基体有很大提高.     

纯钛表面微弧氧化膜纳米压入法研究

微弧氧化是一项较新的等离子体化学-电化学成膜技术，硬度和弹性模量是膜的基本微区力学性能。采用交流微弧氧化方法的铝酸盐溶液中在TA2纯钛表面制备出较厚的氧化膜，利用纳米压入法测定了膜的硬度和弹性膜量，并探讨了微弧放电对氧化膜相组成和性能的影响。研究结果表明：膜的显微硬度和弹性模量分布有相似的变化规律，从膜表层到膜内部，硬度和弹性模量逐渐增加，并在内层膜达到最大值，分别为9.78GPa和176GPa，比钛基体高的多；膜不同浓度处TiO2金红石和TiAl2O5相的相对含量变化决定了硬度和弹性模量的分布。     

AM60B镁合金微弧氧化膜层的结构与性能研究

为了提高镁合金的耐腐蚀性能,用微弧氧化方法在AM60B镁合金表面生成了氧化物膜层.利用扫描电镜、X射线衍射分析了膜层的形貌、结构和组成.研究表明,氧化膜可分为两层,外层疏松多孔,内层结构致密,膜层主要由MgO、Mg2SiO4和少量MgAl2O4相组成,从外层到内层,Mg2SiO4相含量减少,MgO相含量增大.与镁合金基体相比,氧化物膜层表面硬度提高7～8倍. 在质量分数为3.5%NaCl溶液中的动电位极化测试表明,微弧氧化处理使镁合金的耐蚀性能得到了明显提高.     

LF4铝合金微弧氧化膜的性能

将LF4铝合金在次亚磷酸钠复合体系中进行微弧氧化，研究了工艺条件对微弧氧化膜层的成膜速率和耐蚀性的影响．结果表明．电流密度、氧化时间、氧化液温度和搅拌强度等工艺条件对微弧氧化膜层的性能有很大的影响，找出了最佳工艺参数，并制备出厚度达80μm耐蚀性强的微弧氧化陶瓷膜．微弧氧化膜主要由Al、Si和O元素及少量P组成，其结构由致密层（内层）和疏松层（外层）构成，疏松层有许多气孔，内层光滑致密，具有很强的耐蚀性能．     

Ceramic coated Y1 magnesium alloy surfaces by microarc oxidation process for marine applications

The magnesium alloys occupy an important place in marine applications, but their poor corrosion resistance, wear resistance, hardness and so on, have limited their application. To meet these defects, some techniques are developed. Microarc oxidation is a one such recently developed surface treatment technology under anodic oxidation in which ceramic coating is directly formed on the surface of magnesium alloy, by which its surface property is greatly improved. In this paper, a dense ceramic oxide coating, ∼20 μm thick, was prepared on an Y1 magnesium alloy through microarc oxidation in a Na₃SiO₃-Na₂WO₄-KOH-Na₂EDTA electrolytic solution. The property of corrosion resistance of ceramic coating was studied by CS300P electrochemistry-corrosion workstation, and the main impact factor of the corrosion resistance was also analysed. Microstructure and phase composition were analysed by SEM and XRD. The microhardness of the coating was also measured. The basic mechanism of microarc coating formation is explained in brief. The results show that the corrosion resistance property of microarc oxidation coating on the Y1 magnesium surface is superior to the original samples in the 3·5 wt% NaCl solutions. The microarc oxidation coating is relatively dense and uniform, mainly composed of MgO, MgAl₂O₄ and MgSiO₃. The microhardness of the Y1 magnesium alloy surface attained 410 HV, which was much larger than that of the original Y1 magnesium alloy without microarc oxidation.     

AgAlTi-C钎焊Cf/SiC复合材料与TC4接头组织结构

研究用Ag粉、Al粉、Ti粉、短炭纤维配制以Ag-6Al为主的混合粉末真空钎焊Cf/SiC陶瓷基复合材料和钛合金,采用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对接头组织结构进行分析.结果表明:在Ag-6Al中加入Ti可以提高钎料对复合材料的润湿性并抑制钎料中Al的氧化,加入短炭纤维可以缓解接头热应力.在不同工艺条件下,真空钎焊得到了完整的复合接头,钎焊过程中生成的钛铝化合物在接头中细小均匀分布,在短炭纤维周围原位合成了TiC.当在Ag-6Al中加入一定质量分数的Ti和短炭纤维,在910℃保温10min的最佳工艺条件下得到的接头最高剪切强度达到90.8MPa.