镁合金表面微弧氧化耐蚀膜层研究与应用进展

介绍微弧氧化技术及其在典型镁合金构件上的应用现状,概述不同电解液体系与组分、氧化时间和电源类型与电参数等因素对耐蚀膜层结构和性能的影响研究进展,提出镁合金微弧氧化耐蚀膜层研究与应用过程中亟待解决的不足。     

铝合金微弧氧化技术研究概况

综述了铝合金微弧氧化技术的原理及陶瓷膜的特点。着重分析总结电流密度、电压与频率、占空比等电参量因素对陶瓷膜性能的影响,介绍铝合金微弧氧化中常用的电解液组成,简要描述微弧氧化陶瓷膜的硬度、耐磨、断裂、耐腐蚀等性能。     

Al-Si合金微弧氧化膜热防护性能研究

利用SEM、EDS、XRD及导热系数测试仪研究不同厚度高硅铝合金微弧氧化膜层的结构特点及其导热性能,用数值分析方法优化最佳隔热性能膜层厚,并用热震试验研究膜层的耐热冲击性能。结果表明:随氧化膜厚度的增加,膜层莫来石相含量增加、致密性提高;膜层导热系数随膜厚的增加而增大,随环境温度的升高而减小;环境温度从298 K上升到623 K,氧化膜导热系数减少约70%,相对于基体合金降低2~3个数量级;膜层分别经60次空冷和水冷热震试验,表面均未出现肉眼可见的裂纹。     

低成本TC4钛合金单丝MIG焊工艺与性能研究

针对中厚度低成本TC4钛合金板,用单丝MIG工艺研究有无保护装置、不同层间温度、有无焊接摆动等参数对接头质量的影响,用拉伸、显微硬度、金相、扫描等试验测量和分析接头性能与组织.结果表明:单丝MIG焊显著提高钛合金焊接效率,无保护装置的接头内部有裂纹和气孔,层间温度低的接头抗拉强度和韧性更好,摆动与不摆动拉伸性能相当.真空电子束冷床熔炼的母材为片层组织,热影响区是残留α相和α'马氏体相组成的混合组织,焊缝区为α'马氏体相.焊缝区显微硬度最高为349HV,热影响区比焊缝区低24HV,母材比焊缝区低44HV.     

铝基复合材料表面微弧氧化涂覆陶瓷膜研究

用微弧氧化方法在铝基复合材料表面制备了陶瓷膜，并对其截面进行了金相观察、膜厚、显微硬度测试及成份分析。结果表明，陶瓷膜主要由莫来石相和氧化铝相组成。陶瓷膜分为两层，最外层多孔疏松，厚度约为５０μｍ，内层较为致密，厚度约为１００μｍ，最高显微硬度为ＨＭ１５００左右。     

电解液对铝合金微弧氧化膜组织结构与性能的影响

通过调节微弧氧化电解液中Na2Si O3和KOH浓度的配比,制备出厚达200μm以上的陶瓷氧化层,并对膜层进行厚度测量、SEM分析和硬度测试。结果表明:当Na2Si O3的质量浓度为5.5~6.0 g/L、KOH的质量浓度为1 g/L时,膜层厚可达260μm;陶瓷膜层颗粒和放电气孔尺寸均较小,膜层致密性良好;同时硬度可达1 500HV以上。     

氧化时间对7075铝合金微弧氧化陶瓷层组织结构及性能的影响

采用以铝酸盐为主的碱性水溶液,对7075超高强度铝合金进行不同时间的微弧氧化表面处理,通过SEM和XRD对氧化陶瓷层的组织结构进行分析,研究不同微弧氧化时间对显微硬度、磨损性能和电化学性能的影响。结果表明:制备的陶瓷层致密,厚度大于50μm,与基体材料形成冶金结合;陶瓷膜层由γ-Al2O3和α-Al2O3两相组成,其中γ-Al2O3相含量较多,并且随着微弧氧化时间的延长,表面粗糙度增加,α-Al2O3相数量增加,陶瓷层具有高的显微硬度(1 423HV0.1),且抗蚀性和抗耐磨性能增强。     

电磁成型工艺对钛合金表面强化性能的影响

为提高TC4钛合金板材表面硬度,用电磁成型工艺,通过改变冲击电压、冲击次数、驱动片等参数对TC4钛合金板材进行试验。用高精度维式硬度计、有限元模拟、数据拟合软件等对试验结果进行分析。结果表明：电磁成型工艺可一定程度强化TC4钛合金表面,经强化处理的TC4钛合金板材,硬度最大为377.2HV,比原始硬度提升了约10.94%。此外,不同试验条件对试验结果的影响不同。冲击电压过大及冲击次数过多都使试件的硬度低于原始试件。     

硅酸盐电解液体系下AZ91镁合金表面微弧氧化行为研究

研究AZ91镁合金在硅酸盐碱性电解液中的微弧氧化行为以及硅酸盐对微弧氧化膜层组织性能的影响,利用扫描电镜(SEM),X成膜过程,氧化膜的表面形貌、厚度、相结构和耐腐蚀性能都有重要的影响;随硅酸盐的质量浓度从5 g/L形成的膜层质量、厚度和耐腐蚀性能均先升后降,表面粗糙度先降后升;在本文的工艺条件下,质量浓度为10 g/L的硅酸盐电解液较有利微弧氧化膜层的生成。     

SiC_p/ZL109铝基复合材料微弧氧化层的微观组织特征

对ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料表面进行微弧氧化 ,利用扫描电镜对微弧氧化层微观组织特征进行了研究 ,比较测试两种材料微弧氧化层的硬度。发现ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料都可以进行表面微弧氧化 ,其微弧氧化层由两层结构组成 ,分别为疏松层和致密层。ZL10 9合金微弧氧化层主要由不同结构的Al2 O3 相组成 ,SiCp/ZL10 9复合材料微弧氧化层由Al2 O3 和MgAl13 O40 组成。对微弧氧化层形成进行了分析。     

电流密度对含Ca和P镁合金微弧氧化膜性能的影响

在含有EDTA-Ca和Na2HPO4的电解液中,以恒电流方式制备富含Ca和P的镁合金微弧氧化陶瓷膜,研究电流密度对陶瓷膜结构及耐蚀性的影响。利用涂层测厚仪、X-射线荧光光谱仪（XRF）、X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及电化学工作站对陶瓷膜厚度、元素组成、相组成、表面形貌及膜层在Hank溶液中的耐蚀性进行了测试。结果表明：随着电流密度的增加,膜层的厚度及 Ca/P 均呈现先增加后减小的趋势;膜层主要由 MgO 及 MgAl2O4组成,膜层中的Ca,P以非晶形式存在;陶瓷膜均呈现典型的微弧氧化形貌,随着电流密度的增加,孔径逐渐增大,分布逐渐趋于不均匀,甚至出现裂痕;电流密度为100 mA/cm2,MgAl2O4含量最高,膜层的耐蚀性最佳。     

石墨烯对镁合金微弧氧化层结构及性能的影响

采用在微弧氧化溶液中添加石墨烯的方法在镁合金表面制备一层微弧氧化层,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和四探针电阻测试仪对微弧氧化层的表面形貌、组成成分及导电性能进行分析测试。结果表明:添加石墨烯后微弧氧化层表面的孔洞数量明显增加,且均匀分布在整个表面,但孔洞的尺寸大大缩小;石墨烯在微弧氧化层孔洞中的含量明显高于致密部位;虽然镁合金微弧氧化层中局部的石墨烯原子数分数达到30%以上,但氧化层的导电性没有发生明显改变。     

纳米ZnO添加剂对新型铸造铝合金微弧氧化膜层的影响

借助扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度仪等分析手段和电化学实验研究了纳米ZnO颗粒对新型铸造铝合金表面生成的微弧氧化膜层的影响。结果表明,纳米ZnO颗粒参与了铝合金表面的微弧氧化成膜过程,陶瓷膜层的厚度、硬度和耐蚀性能均有明显提高。     

电流密度对含Ca和P镁合金微弧氧化膜性能的影响

在含有EDTA-Ca和Na2HPO4的电解液中,以恒电流方式制备富含Ca和P的镁合金微弧氧化陶瓷膜,研究电流密度对陶瓷膜结构及耐蚀性的影响。利用涂层测厚仪、X-射线荧光光谱仪(XRF)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及电化学工作站对陶瓷膜厚度、元素组成、相组成、表面形貌及膜层在Hank溶液中的耐蚀性进行了测试。结果表明:随着电流密度的增加,膜层的厚度及Ca/P均呈现先增加后减小的趋势;膜层主要由MgO及MgAl2O4组成,膜层中的Ca,P以非晶形式存在;陶瓷膜均呈现典型的微弧氧化形貌,随着电流密度的增加,孔径逐渐增大,分布逐渐趋于不均匀,甚至出现裂痕;电流密度为100 mA/cm2,MgAl2O4含量最高,膜层的耐蚀性最佳。     

镁合金微弧氧化膜表面层与致密层界面组织的研究

研究镁合金微弧氧化膜的表面层与致密层界面处的组织形态。在磷酸盐碱性电解液(5～20g/LNaH2PO4,1～5g/LNaOH,5～8g/LKF,0.5～2g/LNa3C6H5O7,0.5～2g/LEDTA)中,以AZ91镁合金为基体制备出微弧氧化陶瓷薄膜,制备时采用恒电流控制模式,电流密度为10～30A/dm2。采用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)研究氧化薄膜界面及附近区域的微观结构。结果表明:微弧氧化膜的表面层靠近表面层与致密层界面处的组织以微晶和纳米晶为主,含有少量非晶态物质;微弧氧化膜的表面层与致密层界面处的组织以非晶态物质为主;微弧氧化膜的致密层靠近表面层与致密层界面处的组织为混晶组织,主要为MgO晶粒,少量为MgAlO4晶粒,并含有少量非晶态物质。     

基于GA-BP神经网络的镁合金微弧氧化膜层厚度预测

为直观地检验膜层的质量,建立微弧氧化工艺参数(电流大小、脉冲宽度、氧化时间)与微弧氧化膜层厚度之间的反向传播(BP)神经网络预测模型,其结构为3-10-1(即3个输入神经元,10个隐含层节点,1个输出神经元)。采用遗传算法(GA)优化BP神经网络的初始权值和阈值,构建基于遗传算法神经网络的膜厚预测模型。用GA-BP神经网络对膜厚进行模型仿真,并将仿真结果与BP神经网络模型仿真结果进行对比。结果表明,GA-BP网络模型预测值的平均误差为1.65%,最大误差为9.75%,而BP模型预测结果的平均误差为8.62%,最大误差为13.68%。GA-BP神经网络模型预测精度要优于BP神经网络模型。