铝合金表面微弧氧化原位生长Al2O3陶瓷层技术

等离子微弧氧化技术是一种在金属表面原位生长氧化膜陶瓷层的技术，此类陶瓷层具有耐磨、耐蚀、耐高温热冲击等特性，介绍了铝合金等离子微弧氧化原位生长Al2O3陶瓷层技术的研究现状，基本原理，工艺特点以及膜层性能和应用情况。     

TiO2/Al2O3微弧氧化复合涂层的制备及耐磨性研究

本文主要利用微弧氧化方法在Ti-6Al-4V合金表面制备TiO2/Al2O3复合涂层,并揭示了O2-、AlO2-,和Ti4 在涂层生长过程中的作用机制。在高温高电压条件下,Ti-6Al-4V合金表面首先生成TiO2、Al2O3和Al2TiO5,不断放电引起的高热能导致Al2TiO5进一步分解成TiO2和Al2O3,且XRD分析表明涂层的物相组成主要是A-TiO2、R-TiO2和α-Al2O3。耐磨性测试结果表明,与基体相比TiO2/Al2O3复合涂层的显微硬度提高到1100HV,且耐磨性显著提高,磨损量降低了9.5倍。     

纳米颗粒对ZM5镁合金微弧氧化涂层耐磨和耐蚀性能的影响

目的 进一步提高ZM5镁合金微弧氧化(MAO)涂层的耐磨和耐蚀性能。方法 在镁合金表面制备了不含与含有SiC和CeO₂纳米颗粒的3种MAO涂层。使用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),对MAO涂层的表面形貌和成分结构进行分析,通过摩擦试验测试了涂层的耐磨性能,通过极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱(EIS)测试了涂层的耐蚀性能。结果 含有SiC纳米颗粒的MAO涂层厚度、硬度分别提升了19.40%、86.56%,含有CeO₂纳米颗粒的MAO涂层厚度、硬度分别提升了3.74%、44.59%。含有SiC纳米颗粒的涂层孔隙率升高6.60%,而添加Ce O2使涂层的孔隙率下降23.90%。摩擦试验表明,不含纳米颗粒的MAO涂层磨痕深度为36.4μm,而含有纳米颗粒的涂层磨痕深度可以忽略不计。Tafel试验表明,CeO₂纳米颗粒可以显著降低MAO涂层的腐蚀电流密度,从1.41×10^-9 A/cm²降至5.72×10^-10...     

Ti6Al4V钛合金表面Al2O3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能

微弧氧化技术是一门新的表面处理技术,在很多领域有着广泛的应用前景,但其结构受限于电解液成分。本文通过在磷酸盐电解液中加入Al2O3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD衍射仪进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al2O3陶瓷颗粒,涂层由Al2TiO5 and TiO2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al2O3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

纳米Al2O3对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔致密刚玉,碳化硅、沥青等为主要原料,研究了加入纳米Al2O3对Alpha-bond结合的Al2O3-SiC-C 质铁沟浇注料性能的影响.随着细粉预混法引入的纳米Al2O3的增加,流动值相近时,浇注料加水量有所增加,常温抗折强度和耐压强度变化趋势不明显;高温抗折强度在纳米Al2O3加入量为0.5%(质量分数,下同)时最高,提高幅度为4%,但随着加入量的继续增加,呈降低趋势.静态坩埚抗渣实验表明含纳米Al2O3的浇注料,其抗渣侵蚀性没有得到改善在加入1.0%纳米Al2O3时,抗渣渗透性得到提高.引入的纳米Al2O3使得材料在高温处理后更易生成莫来石相.     

Al2O3形成合金过渡态氧化行为

综述了亚稳相Al2O3生长和向稳态转变的规律，以及温度、氧化时间、合金元素、表面状态等的影响作用.重点介绍了合金元素特别是活性元素对相转变的影响机制、相转变与膜形成脊状形貌的关系，以及相转变对后续氧化行为的影响等.      

Al2O3/Al纳米复合材料的强化机制

将含氢等离子蒸发法制备的Al2O3/Al纳米复合粉体冷压成直径为25mm，厚度为2mm的块材，并通过620℃，40min热烧结和变形量为55％的冷轧形变处理使样品的相对密度达到99％。对官致密Al2O3/Al纳米复合材料的拉伸实验表明：其屈服强度σ0.2和断裂强度σb分别为粗晶Al的12－16倍和5－6倍，延伸率δ比同质冷轧粗晶Al约高28％。表征了Al2O3/Al纳米复合材料的结构和热稳定性，研究了晶粒细化的强化效应、非晶Al2O3弥散增强和冷变形加工硬化等对材料强度的影响。探讨了Al2O3/Al纳米复合材料的强化机制。     

占空比对TiAl合金表面阴极微弧沉积Al2O3涂层的影响研究

目的通过调整实验工艺,研究占空比对Ti Al合金表面阴极微弧沉积过程的影响规律和作用机制。方法对Ti Al合金进行预处理后,在不同占空比条件下,于Al(NO3)3电解液中制备阴极微弧沉积Al_2O_3陶瓷涂层。采用电子扫描电镜(SEM)、元素能谱分析(EDS)、透射电子电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)等分析测试技术,对不同陶瓷涂层的微观组织结构和成分进行了分析,并使用涡流测厚仪、表面轮廓仪、维氏硬度计和划痕仪等材料性能测试设备,对涂层厚度、粗糙度、硬度、结合强度等力学性能进行了表征。结果在沉积过程中,占空比主要影响试样表面非晶态Al(OH)3的沉积吸附和脱水烧结以及晶体Al_2O_3的形成。随占空比增加,陶瓷涂层内部晶体结晶度提升,表面缺陷和微裂纹减少,均匀性、致密性和表面硬度均有所提高,厚度和结合强度先增加后降低,而表面粗糙度则呈现先降低后增加的趋势。结论占空比为30%时,涂层表面缺陷较少,与基体结合良好,涂层晶格条纹整齐,由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和少量金红石相rutile-TiO2以及非晶相的Al(OH)3组成,α-Al_2O_3质量分数为89.0%,涂层厚度为47μm,表面粗糙度为1.0μm,结合强度为72 N,硬度为1010 MPa(HV200)。     

SiC纳米颗粒对TA2微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响机制

为提高钛及钛合金防腐蚀、耐磨损等关键服役性能,本研究在TA2钛合金表面制备微弧氧化陶瓷涂层,研究纳米SiC颗粒的添加对微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响机制.结果表明,基础电解液中SiC的加入能够大幅度提高TA2微弧氧化涂层的厚度,且随着电压的升高,涂层的厚度和表面粗糙度也随之增大,涂层表面的微孔尺寸随着电压的升高而逐渐增大,SiC的加入能够有效地抑制微弧氧化涂层表面裂纹的产生;微弧氧化涂层的物相主要有高温稳定相金红石及锐钛矿,还含有少量的SiC及SiO2;微弧氧化涂层增加TA2的开路电位及自腐蚀电位,随着处理电压的增加开路电位随着升高;SiC的加入降低了涂层的阳极电流密度,显著提高了微弧氧化涂层得耐蚀性能。     

热处理对变形纳米Al2O3颗粒增强铝基复合材料硬度和耐磨性的影响

采用现代冶金分析、硬度测定和磨损性实验研究了不同热处理条件下变形态纳米Al<,2>O<,3>颗粒增强铝基复合材料的性能.结果表明:形变热处理可以大幅提高该材料的硬度和耐磨性;尤其是在510℃×3 h固溶+120℃×24 h时效状态下复合材料的耐磨性最好,磨损量仅为相同磨损条件下基体材料的8.8%,摩擦系数仅为0.18;但随固溶温度的升高,时效后复合材料的硬度的提高幅度有下降趋势.     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能.结果显示：随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能.     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12 A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能。结果显示:随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能。     

镁合金微弧氧化技术及其膜的耐蚀性能

本文介绍了微弧氧化技术的几种成膜机理;论证了镁合金微弧氧化膜具有很好的耐蚀性能,且微弧氧化工艺比普通的阳极氧化工艺简单。同时,镁合金的微弧氧化膜层还具有耐磨性、电绝缘性等一些优良性能,这使得微孤氧化技术有广泛的应用前景。     

20% Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D镁基复合材料微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀性能

在磷酸盐体系电解液中,对20%(体积分数)硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2)增强AZ91D镁基复合材料进行微弧氧化表面处理获得陶瓷层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析陶瓷层的表面形貌、截面组织和相组成,采用动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)测试评价微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀性能。结果表明,该陶瓷层主要由MgO和MgAl2O4相组成。陶瓷层的腐蚀电流密度比镁基复合材料基体低3个数量级,电化学阻抗大幅升高,耐腐蚀性能明显高于复合材料基体     

脉冲频率对镁合金微弧氧化膜层在仿生液中耐蚀性的影响

研究了微弧氧化过程中不同电源脉冲频率下制备的膜层在仿生液中的电化学腐蚀行为。对膜层及腐蚀产物的微观组织,孔隙率,腐蚀形貌及相组成进行了分析。采用动电位极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱(EIS)法对膜层的耐腐蚀性能进行评价。结果表明,脉冲频率对AZ31镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性有重要影响,随着频率的增加,腐蚀电流密度减小,而电化学阻抗增大。因此在本研究范围内,频率3000 Hz下制备的微弧氧化膜层具有最强的耐腐蚀性能。     

Electrolyte Optimization of Microarc Oxidation of Magnesium Alloy

MAGNESIUM alloy has many excellent features,suchas low density,high specific strength,specific rigidity,good damping performance,and good electromagneticshielding performance.Therefore,magnesium alloy hasalready been increasingly applied to aviation,automotive and electronic industry.But its corrosionresistance is not so good that its application is greatlylimited.In order to improve the corrosion resistance ofmagnesium alloy,most researchers have used microarcoxidation techniques to acquir…     

Ti6Al4V合金微弧氧化/Cr2O3复合膜的生长特征与摩擦学性能

在电解液中加入Cr2O3微粒,以共生沉积方式在Ti6Al4V表面制备微弧氧化/Cr2O3复合膜。利用SEM、XRD、EDS等研究复合膜的生长规律及Cr2O3微粒的沉积方式,通过摩擦试验分析不同生长阶段的复合膜的摩擦磨损性能。结果表明:在0~30min内,复合膜呈近线性增长,之后生长速率明显变缓,膜层表面也出现了大块Cr2O3团聚体。复合膜主要由金红石TiO2、锐钛矿TiO2及Cr2O3相组成。随氧化时间的延长,锐钛矿TiO2逐渐减少,金红石TiO2含量先增加后趋于稳定,而Cr2O3的衍射峰一直增强,复合膜的耐磨性也先增后降;氧化20min时,复合膜的耐磨性最好,摩擦系数最小,仅为0.05~0.2。在微弧氧化过程中,Cr2O3微粒或直接吸附在熔融态的氧化膜表面,或被捕捉、锁定到氧化膜的表面微孔中;也有部分Cr2O3微粒被高温放电产生的熔融物裹覆并一起遇冷凝固到氧化膜中。     

负脉冲电压对A356铝合金双脉冲微弧氧化膜组织与耐蚀性的影响

采用SEM、覆层测厚仪等研究了负脉冲电压对A356铝合金双脉冲微弧氧化处理膜的组织微观结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明,负脉冲电压通过其电极反应对膜层的组织与耐蚀性有重要影响,随负脉冲电压由0增加到160V,膜层厚度随负脉冲电压的升高而增加;膜层表面粗糙度先减小后增加,表面微孔孔径与数量先减小后增加,在负脉冲电压为40V时膜层表观上最致密;微弧氧化处理明显提高了合金的耐蚀性能,负脉冲电压为0V时最佳。     

脉冲占空比对纯铝微弧氧化膜的影响

为研究交流脉冲电源占空比的变化对纯铝微弧氧化的影响,设计了在恒流条件下(J=75mA·cm-2)进行从2%到18%不同占空比下对纯铝进行微弧氧化实验.研究发现,陶瓷膜的主要成分为稳定态的α-Al2O3和亚稳态的γ-Al2O3,随着占空比的提高,α-Al2O3逐渐成为氧化膜的主要成分,而氧化膜的表面则越来越粗糙.当占空比为10%时,得到最大的氧化膜厚度和最佳的氧化膜截面形貌.