四硼酸钠浓度对6061铝合金微弧氧化涂层结构及性能的影响

采用以四硼酸钠(Na_2B_4O_7·10H_2O)为主的电解液对铝合金微弧氧化可提高膜层的硬度等,但未见系统研究四硼酸钠浓度对微弧氧化膜层结构和性能影响的报道。采用恒电压模式在四硼酸钠碱性溶液中对6061铝合金进行微弧氧化,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对氧化陶瓷层的组织结构进行分析,并考察了四硼酸钠浓度对氧化涂层显微组织、硬度、耐磨和耐蚀性能的影响。结果表明:制备的氧化层由疏松层和致密层组成,其中致密层占总膜厚度的75%以上,且与基体材料形成冶金结合;氧化膜层中出现了γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3两相,其中γ-Al_2O_3相较多,γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3两相的晶化程度不随着电解液里四硼酸钠浓度的变化而变化;氧化膜层具有高的显微硬度和低的表面粗糙度,二者不随电解液四硼酸钠浓度的变化而变化;微弧氧化后6061铝合金耐磨性和耐蚀性提高。     

SiC_p/A356复合材料微弧氧化陶瓷膜的生长规律与性能EI北大核心CSCD

采用微弧氧化法在SiC_p/A356复合材料表面沉积获得连续致密的陶瓷膜,测定了陶瓷膜的生长曲线和显微硬度,利用SEM与XRD分析了陶瓷膜的组织形貌和相组成,考察了金属基复合材料微弧氧化膜的耐磨和防腐性能。结果表明:SiC增强体阻碍了微弧氧化膜的生长,但它并未破坏其完整性;微弧氧化处理初始阶段,陶瓷膜生长方式以向外生长为主,陶瓷膜主要由γ-Al_2O_3相组成;30min后,向外生长逐渐变慢,向内生长开始增强;处理20min之后,陶瓷膜主要由γ-Al_2O_3,α-Al_2O_3相和莫来石相构成;膜层耐磨性良好,耐腐蚀性能得到明显改善。     

2024铝合金微弧氧化涂层的耐磨性能

为了提高2024铝合金的耐磨性,对其进行微弧氧化。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的微观组织结构和物相组成;采用高速往复摩擦磨损试验机对2024铝合金微弧氧化涂层在不同载荷下的磨损性能进行了研究,并采用白光三维形貌仪进行磨损形貌分析及磨损体积计算。结果表明:2024铝合金微弧氧化涂层是一种微孔结构,涂层相主要成分为α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3,且Al_2O_3具有高硬度、耐磨损的优良特性,有利于提高铝合金的耐磨损性能;微弧氧化涂层的摩擦系数随着载荷的增加而减小,而磨损量随载荷的增加而增加,磨损机理为磨粒磨损。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢表面Al_2O_3阻氚涂层磁控溅射-微弧氧化法制备技术研究

采用磁控溅射技术在1Cr18Ni8Ti不锈钢表面制备出铝镀层,并对其进行微弧氧化处理,获得了氧化铝阻氚涂层。采用XRD,SEM表征涂层的结构和形貌。结果表明,磁控溅射制备的铝镀层非常致密,微弧氧化得到的氧化铝涂层由外层的疏松层和内层的致密层组成,微弧区瞬间高温烧结作用使微弧氧化膜具有晶态氧化物陶瓷相结构。氧化铝涂层由α-Al_2O_3相和γ-Al_2O_3相组成,冷却速率大,外层形成γ-Al_2O_3相,由于外层γ-Al_2O_3包覆和热扩散阻挡作用,内层的氧化铝冷却速度小,生成稳态相α-Al_2O_3的含量增加,随着涂层厚度增加,α-Al_2O_3相含量提高。     

氧化时间对铸造铝合金微弧氧化膜耐磨性能的影响

为了提高铸铝合金的使用寿命,以六偏磷酸钠、氢氧化钠和钨酸钠作为电解液,采用恒流双向脉冲电源在ZL101A铝合金表面制备了微弧氧化膜。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验等研究了氧化时间对膜层耐磨性能的影响。结果表明:在该电解液中,随着氧化时间的增加,不稳定的γ-Al_2O_3相逐步转化为稳定的α-Al_2O_3相,表面粗糙度也随之增加,硬度和耐磨性也随之先增加后降低,在20 min时制备的膜层硬度较高,具有较好的耐磨性。     

激光熔覆法制备Al2O3-TiO2涂层的显微组织与性能研究

采用预置粉末式激光熔覆法在钛合金(Ti-6Al-4V)表面开展了Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层的研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和显微硬度计研究了激光熔覆熔池的特征和涂层的显微结构,分析了涂层的成分分布、相组成和显微硬度分布情况。预置粉末激光熔覆制备的Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层界面结合良好,涂层组织均匀,没有明显的裂纹和气孔。激光熔覆涂层表现出明显流线型特征,熔覆层截面分为热影响区、扩散结合区和涂层区。涂层由Ti、AlTi_3、α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3等相组成。涂层的显微硬度达到1000~1300HV_(0.3),比基体硬度360~390HV_(0.3)高2倍。     

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.     

氧化石墨烯对铝合金微弧氧化膜层力学和摩擦学性能的影响

为了提高铝合金的耐磨性,在六偏磷酸盐复合电解液中加入不同浓度氧化石墨烯(GO)对铝合金进行微弧氧化(MAO),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、膜层测厚仪和显微硬度计分析GO对微弧氧化膜层的微观形貌、相组成、元素分布、厚度和显微硬度的影响,重点研究了不同GO浓度下的铝合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果表明：电解液中添加GO纳米颗粒对微弧氧化膜层有显著的影响。Al₂O₃/GO膜层生长速率随GO含量增加而上升,其主要成分是α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃。随着GO浓度的增加,微弧氧化膜层的显微硬度相较于纯2A12铝合金明显提高。由于电解氧化过程中C元素掺入膜层界面,Al₂O₃/GO膜层的表面变得致密且光滑,摩擦系数明显下降且耐磨性提高。该方法为强化铝合金表面耐磨提供了新思路,对拓展铝合金的应用具有重要意义。     

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.     

纳米TiO2微粒对2214铝合金微弧氧化膜微观结构及耐磨性能的影响

在含有不同浓度纳米TiO_2微粒的硅酸盐体系电解液中对2214铝合金进行微弧氧化处理,以在2214铝合金表面制备包含TiO_2的复合陶瓷膜。分别使用SEM、EDS、激光共聚焦显微镜、XRD、维氏硬度计、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机对复合陶瓷膜的微观结构、表面粗糙度、相成分、硬度、粘结强度、耐磨性能进行分析。结果表明:复合陶瓷膜主要由γ-Al_2O_3、α-Al_2O_3、莫来石、锐钛矿型TiO_2和金红石型TiO_2组成,且随着电解液中TiO_2微粒浓度的增加,复合陶瓷膜表面的微孔数量显著减少,微孔尺寸显著减小。与不含TiO_2成分的微弧氧化陶瓷膜相比,复合陶瓷膜通过更低的摩擦系数和更小的磨损率展示了更好的耐磨性能。     

6061铝合金微弧氧化陶瓷膜的生长动力学及性能分析

研究了6061铝合金微弧氧化陶瓷膜的生长规律,分析不同膜厚度下膜层截面组织、成分和相组成,并测量了氧化膜显微硬度分布和电化学腐蚀特性.氧化膜生长分为3个阶段,随着氧化时间的延长,膜层由向外生长逐渐过渡到向内生长,其表面粗糙度线形增加.氧化膜由α-Al2O3、γ-Al2O3和SiO2非晶相构成,SiO2相主要分布在外部疏松层里.显微硬度极大值随膜厚增加而增大,硬度值同α-Al2O3的相对含量密切相关.6061铝合金经过微弧氧化处理后抗腐蚀能力得到很大提高.     

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)。     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的结构和性能

分析了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的形貌、组成和结构,研究了氧化膜的硬度、与基体的结合强度以及在油润滑和干摩擦这两种条件下的摩擦学行为.结果表明,铝合金微弧氧化膜可分为疏松层和致密层,疏松层由α-Al2O3、γ-Al2O3以及Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,致密层中α-Al2O3的含量远远高于疏松层.从表层到基体,微弧氧化膜的断面显微硬度先增大后减 小.微弧氧化膜与铝合金基体结合紧密.随着膜厚度的增加,氧化膜的临界载荷线性增加.氧化膜具有优良的抗磨性能,油润滑条件下的摩擦系数仅为干摩擦下的1/10.     

电弧离子镀NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层抗高温氧化性能

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DZ22B表面包覆一层NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层,对比了两种涂层的微观形貌、结构和抗高温氧化性能,并讨论了不同活性元素在氧化中的作用。结果表明:NiCrAlY涂层主要由γ′-Ni3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相组成,而NiCoCrAlYHfSi除上述组成外还形成了NiCoCr合金相,两种涂层热处理期间均发生β-NiAl向γ′-Ni_3Al的转变过程。NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层1 050℃恒温氧化200h的平均氧化速率分别为0.072 3g/(m~2·h)和0.052 7g/(m~2·h)。NiCrAlY氧化初期直接形成α-Al_2O_3、NiCr_2O_4和Cr_2O_3,随后出现裂纹、孔洞等缺陷,氧化物沿孔洞向涂层内部延伸,同时由于基材中的Ti元素发生外扩散,涂层中还形成了TiO_2。NiCoCrAlYHfSi氧化初期形成了亚稳态的θ-Al_2O_3,随后慢慢转变为α-Al_2O_3,氧化物层比NiCrAlY均匀致密,抗高温氧化性能更优异。     

超音速火焰喷涂CoCrAlYTa-10%Al_2O_3涂层的组织与性能

采用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在Q235钢基体上制备了CoCrAlYTa-10%Al_2O_3涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等研究了涂层的微观组织形貌、物相组成以及显微硬度。结果表明:涂层组织致密且分布均匀,孔隙率为0.44%;涂层主要由浅灰色钴基固溶体、深灰色铬基固溶体、白色球状富钽固溶体以及黑色Al_2O_3组成,其中Al_2O_3来自于喂料的原始组成和CoCrAlYTa合金中铝的氧化;涂层硬度为580630HV0.3,大约是Q235钢基体硬度(200HV0.3)的3倍,涂层具有良好的力学性能。     

微弧氧化及硬质阳极氧化对7050铝合金表面氧化膜层的影响

为了比较微弧氧化和硬质阳极氧化对铝合金表面性能的影响,对7050铝合金试样分别进行微弧氧化及硬质阳极氧化处理,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计等分析了7050铝合金微弧氧化陶瓷层与硬质阳极氧化陶瓷层的物相组成、显微组织及显微硬度,并用摩擦磨损试验机对微弧氧化陶瓷层与硬质阳极氧化陶瓷层进行磨损性能研究。结果表明:微弧氧化陶瓷层的磨痕深度小于硬质阳极氧化陶瓷层的磨痕深度,而微弧氧化陶瓷层的平均磨损失重大于硬质阳极氧化陶瓷层的平均磨损失重,这是因为微弧氧化陶瓷层主要由Al、α?Al2O3、γ?Al2O3相组成,其密度较大,而硬质阳极氧化陶瓷层主要由非晶Al2O3组成,其密度较小。因此,在相同条件下通过Tabel摩擦磨损试验来比较微弧氧化陶瓷层与硬质氧化膜层的耐磨性时,应以相同条件下,相同磨损转数时,由剩余膜层的厚度来衡量。     

石墨烯对B19铝合金钻杆MAO层组织与摩擦性能的影响

在电解液内加入适量石墨烯,对B19铝合金钻杆实施表面微弧氧化(MAO),分析了石墨烯引起的铝合金MAO层结构性能的变化,并对其耐磨性进行了测试。研究结果表明:添加石墨烯MAO层形成了强度更高的α-Al_2O_3相与γ-Al_2O_3相衍射峰。添加石墨烯MAO层形成了较平滑的表面,表面微孔明显减少。添加石墨烯前后MAO层依次升高至3.96与2.85μm,微弧反应期间形成的小尺寸熔体液滴和石墨烯、MAO膜共同发生熔合。经过MAO后的基底达到了更大硬度,加入石墨烯条件下制得MAO层相对于基底硬度增大近六倍,石墨烯能够显著提高铝合金硬度。当在电解液中加入石墨烯后,MAO层获得了更低摩擦系数,只有0.67,磨痕宽度达到645μm。添加石墨烯MAO层经过磨损后形成了更薄试样,高硬度的MAO层获得了比铝合金基底更优的耐磨性。     

YSZ纤维增强等离子喷涂Al2O3/8YSZ涂层耐磨性能研究

将纤维增韧理念应用在等离子喷涂涂层设计中,可提升陶瓷涂层的断裂韧性,解决等离子喷涂陶瓷涂层韧性不足的问题。采用大气等离子喷涂技术制备了添加4%和8%(质量分数)氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ涂层,对纤维增强涂层的断裂韧性及耐磨性能进行了研究。结果表明:等离子喷涂YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ陶瓷涂层由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和t′相组成;添加YSZ纤维后,涂层的断裂韧性明显改善,添加8%YSZ纤维复合涂层的KIC达2.924 MPa·m~(1/2),涂层的显微硬度变化较小;在相同磨损工况下,相比于未添加纤维的涂层,YSZ纤维增强涂层的耐磨性显著提高,其中,添加8%YSZ纤维后复合涂层的耐磨性是未添加涂层的2.5倍。     

等离子喷涂超细氧化铝-3wt%氧化钛涂层的电学性能研究

采用大气等离子喷涂系统,制备了常规和超细Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层.利用 X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对涂层相组成和显微结构进行了表征.测量了涂层直流电阻,介电常数和介电损耗.在等离子喷涂过程中,α-Al_2O_3氧化铝大部分转变为γ-Al_2O_3.氧化钛在常规涂层中主要以非计量的Ti_2O_3形式存在;对于超细涂层,氧化钛与氧化铝反应形成固溶体.常规Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层呈现典型的板条层结构,而超细Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层除了具有板条层外,还含有大量的等轴α-Al_2O_3晶粒,其尺寸在150～800nm之间,在常规涂层中,组成板条层的柱状γ-Al_2O_3晶粒直径约为700nm;而对于超细涂层,其绝大部分<200nm.与常规Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层相比,超细Al_2O_3-3wt％TiO_2涂层具有较高的直流电阻;但在相同频率下,超细涂层介电常数和介电损耗都较常规涂层小.     

石墨对TA7钛合金微弧氧化涂层组织结构及摩擦磨损行为的影响

为提高TA7钛合金耐磨损关键服役性能,在钛合金表面制备微弧氧化陶瓷涂层。通过厚度、粗糙度、显微硬度测量、X射线衍射、场发射扫描电镜观察、能谱分析、摩擦学性能检测等手段研究了石墨对微弧氧化涂层组织结构及摩擦学行为的影响机制。结果表明:基础电解液中加入石墨颗粒能够显著提高TA7钛合金微弧氧化涂层的厚度,降低微弧氧化涂层的表面粗糙度和显微硬度,且随着石墨浓度的升高,微弧氧化涂层的厚度增大,表面粗糙度和显微硬度减小;微弧氧化涂层降低了TA7钛合金的摩擦系数,显著改善了合金的耐磨性能;石墨颗粒的加入进一步降低了微弧氧化涂层的摩擦系数,当石墨浓度为3 g/L时,涂层摩擦系数保持在0.15以下,表现出良好的减摩特性。