氧化钕对2A12铝合金微弧氧化膜层性能的影响

在含有不同浓度氧化钕（Nd₂O₃）微粒的电解液中,利用微弧氧化技术在2A12铝合金表面制备膜层。研究不同浓度的Nd₂O₃微粒对微弧氧化膜层硬度、厚度以及膜基结合力的影响,为通过微弧氧化在2A12铝合金表面制备性能良好的膜层提供理论依据。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析了膜层截面形貌和膜层的相组成,采用TT-230涡流测厚仪、HVS-1000数字维氏硬度仪和MFT-4000型多功能材料表面性能试验机分别对膜层厚度、硬度和膜基结合力进行测试。结果表明：膜层主要由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和SiO₂相组成;随着Nd₂O₃微粒浓度的增加,膜层硬度、厚度和膜基结合力均呈现出先增加后减小的趋势,并且在Nd₂O₃微粒浓度为0.3 g/L时,膜层的显微硬度、厚度和膜...     

KOH／K2ZrF6对TC4钛合金微弧氧化膜层形貌和结合强度的影响

研究电解液中添加KOH及K₂ZrF₆对TC4钛合金微弧氧化膜层形貌及结合强度的影响。选用硅酸盐-磷酸盐复合盐为主盐,添加甘油作为辅助试剂,分别配制两种均不添加、只添加KOH、只添加K₂ZrF₆和两种物质均添加的4种电解液对TC4钛合金进行微弧氧化处理。通过膜层厚度、膜层表面粗糙度、膜层硬度、膜层与基体的结合强度等检测,对比分析不同膜层的综合性能,并通过扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪等对膜层物相进行对比分析。结果表明:在硅酸盐-磷酸盐复合盐为主盐的电解液中,氧化30 min后,添加KOH试剂使微弧氧化反应起弧电压从350 V降低至300 V,膜层表面粗糙度Ra为1.66μm,结合强度为29 MPa,膜层硬度866HV,厚度19μm。添加K₂ZrF₆试剂使微弧氧化的起弧电压提高至380 V,膜层表面粗糙度Ra为2.47μm,结合强度为18 MPa,膜层硬度992HV,厚度为26μm,同时,氧化反应生成ZrO₂,可大幅提高膜层硬度。添加KOH和K₂ZrF₆试剂可以影响微弧氧化反应起弧电压及工作电压,进而影响膜层的组织形貌,从而改善膜层的表面粗糙度和厚度以及结合强度,硬度等性能。     

TiO2-PTFE对6063铝合金微弧氧化膜层的影响

为了探究TiO₂和聚四氟乙烯(PTFE)对6063铝合金微弧氧化膜层的影响,在Na₂SiO₃基础电解液中添加TiO₂和PTFE固体纳米微粒,采用微弧氧化技术(MAO)在6063铝合金上制备了微弧氧化复合膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究了微弧氧化陶瓷膜层的形貌、相组成、元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明：加入4 g/L TiO₂和10 mg/L PTFE制成复合添加剂制备的复合膜层其表面孔径尺寸明显降低,膜层厚度增加,结构致密;摩擦系数由0.9降到0.5,耐磨性最好;电化学试验测得复合膜层的自腐蚀电位最大,为-0.18 V;自腐蚀电流密度最小,为1.09×10^-8 A/cm²。     

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。     

掺杂氧化钇及氧化铬颗粒对纯铝微弧氧化膜层性能的影响

为了探究氧化钇和氧化铬颗粒对纯铝微弧氧化膜层性能的影响,采用磷酸盐电解液体系,以氧化钇和氧化铬为添加剂,利用微弧氧化技术,在1060工业纯铝表面制备微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪器(XRD)、涡流测厚仪、显微硬度计、台阶仪器、摩擦磨损试验机和电化学方法分析测试了膜层的表面形貌、相组成、厚度、硬度、粗糙度、耐磨损性能和耐腐蚀性能。结果表明：与单独添加2.5 g/L Y₂O₃和2.5 g/L Cr₂O₃条件下相比,在电解液中同时加入2.5 g/L Y₂O₃和2.5 g/L Cr₂O₃制备的复合膜层表面孔洞数量减少,表面更加致密,耐磨性较好,膜层的显微硬度达到746 HV、厚度达到20.1μm、粗糙度达到2 226.2 nm,且此时的复合膜层的自腐蚀电位最大,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性能最好。     

电解质浓度对TiB2基刀具表面MAO涂层组织和摩擦性能的影响

研究了以高浓度Na₅P₃O₁₀作为电解液对钛合金实施微弧氧化,并对其表面结构和各成分组成情况进行了分析,之后测试了氧化层的表面硬度及其耐磨特性。研究结果表明:提高Na₅P₃O₁₀浓度后,发生了电导率明显增大现象,反应时间显著缩短。加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层的表面形成了尺寸差异较大的微孔,这些微孔的尺寸都在1μm以内,表面较平滑。所有微弧氧化涂层内都存在B、Ti、O。各膜层中主要存在B₂TiO₅,同时形成了B₂O₃与金红石TiO₂衍射峰。逐渐提高Na₅P₃O₁₀含量后,加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层试样获得了更高硬度,但硬度变化速率发生了降低。加入50 g/L的Na₅P₃O₁₀涂层具备很高极限载荷,迅速达到了稳定的摩擦状态,因此摩擦系数快速减小到稳定的程度。基体的表面受到了较大破坏,产生了许多磨屑颗粒与犁沟;涂层表现为粘着磨损的特征,可以显著降低粘着磨损的程度。     

电解液组分对TiCP/Ti6Al4V复合材料微弧氧化膜耐蚀性及耐磨性影响

采用微弧氧化技术在 TiC_P/Ti6Al4V 复合材料表面制备陶瓷膜。在NaAlO₂和NaH₂PO₂两种溶液体系中通过添加不同添加剂 NaOH、C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O和Na₂SiO₃, 研究电解液组分对陶瓷膜组织、耐蚀性和耐磨性的影响。结果表明: 在NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层由金红石型和锐钛矿型TiO₂相组成, 而在NaAlO₂体系中除了生成TiO₂外, 还生成了Al₂TiO₅和γ-Al₂O₃。添加NaOH可以加快微弧氧化反应速率, 添加NaAlO₂和Na₂SiO₃有利于提高膜层的硬度, NaH₂PO₂溶液体系中形成的膜层厚度是NaAlO₂溶液体系的2~3倍。 在NaAlO₂和NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层, 其耐腐蚀性能排序均为: Na₂SiO₃>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O>NaOH。在NaAlO₂电解液体系中生成的膜层的耐磨性能排序为: Na₂SiO₃>NaOH>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O, 而在NaH₂PO₂电解液体系中生成的膜层的耐磨性能排序为: Na₂SiO₃>C₁₀H₁₂CaNa₂N₂O₈·4H₂O>NaOH。TiC_P/Ti6Al4V复合材料经过微弧氧化处理后, 耐磨性和耐蚀性均优于基体, 在NaH₂PO₂+Na₂SiO₃电解液中生成的微弧氧化膜的耐蚀性最好, 耐磨性也较好, 其腐蚀电流密度较钛基复合材料基体降低约2个数量级, 因此综合性能最好。     

不同电解液体系中SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层的组织与性能

在(NaPO₃)₆,Na₂SiO₃-NaOH和NaAlO₂-NaOH三种电解液中,采用微弧氧化技术在SiC_p/Al基复合材料表面制备微弧氧化膜层。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对膜层组织结构及相组成进行表征,并通过摩擦磨损实验及电化学工作站分析基体及膜层的耐磨性和耐蚀性。结果表明：三种电解液中均能制备出均匀的微弧氧化膜层,NaAlO₂-NaOH中制备的膜层粗糙度和厚度最大。三种电解液中制备的膜层物相有差异。微弧氧化提高SiC_p/Al基复合材料的显微硬度,其中NaAlO₂-NaOH中制备的膜层硬度达到1125HV。微弧氧化可降低SiC_p/Al基复合材料的摩擦因数,综合摩擦因数及磨损情况,NaAlO₂-NaOH中制备的微弧氧化膜层的耐磨性较好。三种电解液中制备的微弧氧化膜层均能改善SiC_p     

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。     

锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。      

四硼酸锂电解液浓度对Zr-4合金微弧氧化陶瓷层的影响

为了提高Zr-4合金在核工业中的服役性能并避免引入杂质元素,以Li₂B₄O₇为电解液在Zr-4合金表面制备微弧氧化陶瓷层,研究了Li₂B₄O₇浓度对微弧氧化陶瓷层的物相组成、微观形貌、膜层厚度、硬度、粗糙度、耐磨损和耐腐蚀性能的影响。结果表明：当ρ(Li₂B₄O₇)=3～15 g/L时,随着Li₂B₄O₇浓度的增加,电解液的电导率持续增加,陶瓷层的粗糙度总体持续增加,只在电解液浓度从6 g/L变化到9 g/L时稍有下降,微弧氧化陶瓷层厚度先在ρ(Li₂B₄O₇)=3～9 g/L范围内持续下降,后在ρ(Li₂B₄O₇)=9～15 g/L范围内上升;陶瓷层的硬度先是在ρ(Li₂B...     

不锈钢表面阴极微弧电沉积氧化铝膜层的性能

以0.4 mol/L Al（NO₃）₃乙醇溶液为电解液,用阴极微弧电沉积方法在304不锈钢表面制备了80μm厚的氧化铝膜层。分析了膜层的形貌、成分和相组成,测试了膜层的抗高温氧化和电化学腐蚀性能。结果表明.电沉积膜层由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃组成。膜层中含有少量的Fe、Cr、Ni元素,表明膜/基界面附近的不锈钢基体在微弧放电作用下也参与氧化铝膜层的沉积和烧结过程。氧化铝膜层使不锈钢在800℃恒温氧化速率明显降低,表明其抗高温氧化性能得到提高。同时,其腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低1个数量级,表明其耐腐蚀性能得到提高。     

Ti2AlNb合金表面射频溅射Al/Al2O3复合层的抗热震性能

为进一步提高Ti₂AlNb合金的抗高温氧化性能,在其表面射频溅射Al/Al₂O₃复合层,并于650℃下进行了抗热震性能研究,采用扫描电镜及能谱仪观察复合层形貌并分析其成分。结果表明:Al/Al₂O₃复合层平整致密,无贯穿裂纹,复合层中Al₂O₃层厚约1μm,Al层厚约14μm;热震循环50次时复合层表面出现了微小裂纹,随着热震循环次数增加,裂纹不断扩展,表层Al₂O₃颗粒增大;Al/Al₂O₃复合层能有效提高Ti₂AlNb合金的抗热震性能。     

Al2O3、TiO2溶胶涂覆粉煤灰/黄土支撑体制备陶瓷膜的研究

用溶胶-凝胶法制备了Al₂O₃、TiO₂两种溶胶,分别涂覆在粉煤灰/黄土支撑体表面制备陶瓷膜,并利用热重分析仪、X-射线衍射仪对膜材料的热稳定性、晶相组成进行分析,并对陶瓷膜的微观形貌、孔隙率、膜通量、膜通量恢复率进行测试与表征。结果表明,烧结温度及干燥条件能有效控制陶瓷膜晶相变化及膜层完整性,Al₂O₃、TiO₂膜材料分别在50,25℃时干燥,600℃时烧结,制得的Al₂O₃膜材料为γ-Al₂O₃,TiO₂膜材料为金红石相TiO₂;Al₂O₃、TiO₂陶瓷膜的孔隙率分别为28.56%、34.12%,膜通量分别为1 092.67和2 983.33 L/(m²·h),膜通量恢复率分别为97%、89%。与未覆膜的支撑体相比,Al₂     

原位合成TiB2/Fe复合材料的高温氧化行为

采用微波烧结技术原位生成TiB₂/Fe复合材料,研究其在500℃、600℃与700℃空气中的恒温氧化行为,并对氧化膜的表面、截面形貌及相组成进行了分析。结果表明:TiB₂/Fe复合材料由TiB₂、Fe₂B和α-Fe三种物相组成。随着氧化温度的升高,TiB₂/Fe复合材料的氧化增重明显增大,均呈现抛物线型规律,在500℃时,其氧化产物主要为Fe₂O₃和Fe₃O₄,而700℃时,其氧化物为Fe₂O₃、TiO₂、Fe₉TiO₁₅及少量Fe₃BO₆组成。相同温度下,随着TiB₂含量增加,TiB₂/Fe复合材料氧化物粒径、氧化增重和氧化层厚度均减小,氧化激活能增大,其抗氧化性能也越好。      

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)。     

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.     

Bi@Bi4Ti3O12/TiO2等离子体复合纤维的制备及增强可见光催化性能

以电纺TiO₂纳米纤维为基质和反应物、乙二醇为还原剂,采用溶剂热法原位合成了新型Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂等离子体复合纤维。利用XRD、SEM、高倍透射电子显微镜（HRTEM）、XPS、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和光致发光图谱（PL）等分析测试手段研究了Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的结构和性能。结果表明:当反应温度低于210℃时,Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的Bi₄Ti₃O₁₂纳米片随反应温度升高逐渐缩小、增厚,且有金属Bi纳米粒子生成;当反应温度高于210℃时,Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的纳米片发生堆积、变形、表面金属Bi被氧化成Bi₂O₃。反应温度对Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂等离子体复合纤维的形貌和物相组成有重要影响;Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维对罗丹明B表现出优异的光催化活性,可见光照5 h其降解率达97.8%。Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维光催化性能提高归结于Bi₄Ti₃O₁₂与TiO₂间形成异质结、金属Bi等离子体共振效应及等离子体共振效应与异质结的协同作用。      

影响内氧化生成Al2O3/Cu表面复合层厚度及组织的因素

采用真空条件,用CuO作氧化剂,在一定的温度下使Cu-Al合金内氧化,获得Al₂O₃/Cu表面复合材料。金相分析发现,在较低温度下内氧化,表面复合层中Al₂O₃颗粒晶界处多于晶内;在较高温度下内氧化,复合层中Al₂O₃颗粒呈弥散状分布;表面复合层厚度随Al含量的增加而减薄,显微硬度随Al含量的增加而升高。      

SiCp/Al复合材料微弧氧化膜的组织结构及性能

采用微弧氧化技术对SiC体积分数分别为17vol%和55vol%的两种SiCp/Al复合材料进行处理。分析了两种材料微弧氧化膜的组织、形貌、相组成,测定了膜层的粗糙度、显微硬度、结合力,考察了膜层的耐磨和耐蚀性。结果表明:SiC的含量对SiCp/Al复合材料微弧氧化膜的表面形貌、粗糙度、相组成、结合力及摩擦磨损性能均有影响。17vol%SiCp/2009Al复合材料的微弧氧化膜较55vol%SiCp/6061Al复合材料更平整,微孔大小更均匀。55vol%SiCp/6061Al复合材料的微弧氧化膜的粗糙度(3.308 μm)比17vol%SiCp/2009Al复合材料(2.140 μm)大,表面熔融物堆积更多。两种材料的微弧氧化膜中均含有Al、Si、O、C、W等元素。55vol%SiCp/6061Al复合材料的微弧氧化膜中Mullite(SiO₂-Al₂O₃)相、α-Al₂O₃相、β-Al₂O₃相较多。17vol%SiCp/2009Al复合材料的微弧氧化膜的结合(38.55 N)较55vol%SiCp/6061Al(11.5 N)复合材料好。55vol%SiCp/6061Al复合材料的微弧氧化膜摩擦系数较大,磨损较严重。微弧氧化处理能有效改善两种SiCp/Al复合材料的耐蚀性。