喷丸处理和微弧氧化对TC4合金组织和疲劳性能的影响

通过喷丸处理(SP)在TC4钛合金表面制备强化过渡层,再采用微弧氧化(MAO)制备出喷丸+微弧氧化(SP+MAO)涂层。对比研究TC4钛合金表面微弧氧化涂层及喷丸+微弧氧化涂层的显微结构、相组成和疲劳性能。结果表明:喷丸处理后,材料表面粗糙度上升。位错不断增殖、积塞直至发生交割而起到表层晶粒细化的作用,距表面深度为5μm处硬度达最大值472.84HV_(0.1)、提高了40%,表层残余压应力从基体的-98.8 MPa提升到-548.9MPa。相比微弧氧化涂层,喷丸+微弧氧化涂层表面粗糙度由0.54μm上升到0.79μm,平均厚度从4.1μm增加至12.6μm。喷丸+微弧氧化试样的疲劳寿命为13321周次,远高于微弧氧化试样的疲劳寿命3638周次,略高于原始试样疲劳寿命13067周次。这表明采用喷丸作为预处理可以改善微弧氧化工艺对试样疲劳性能的影响。     

频率对钛合金表面微弧氧化陶瓷层的影响

采用恒流模式在铝酸盐体系电解液中制备TC4钛合金表面微弧氧化陶瓷层,研究了工作频率对涂层厚度、微观形貌、孔隙率等的影响。结果表明,随频率的增加,相同处理时间所获陶瓷层的厚度呈现先增大后减小的趋势;频率对陶瓷层微观形貌和孔隙率影响相对较大;陶瓷涂层表面分布着大量火山口形态的放电孔洞和微裂纹;在工作频率为500 Hz时,陶瓷层的表面孔径为0.5~1μm,且孔隙率亦仅约为8.41%。     

氧化时间对AZ31B镁合金微弧氧化涂层结构及性能的影响

目的 探索氧化时间对AZ31B镁合金表面微弧氧化（MAO）涂层结构及性能的影响规律。方法 通过恒压MAO的方法在硅酸盐电解液体系中制备涂层,采用扫描电子显微镜（SEM）、Image-J图像分析法、测厚仪、表面粗糙度仪、摩擦磨损试验机、盐雾试验箱来研究涂层表面微观形貌、表面孔隙率、厚度、粗糙度、摩擦性能以及耐蚀性能。结果 涂层孔隙率随着氧化时间的延长而减小,氧化25 min所得涂层孔隙率最小,为5.404%。涂层厚度随时间的延长而增大,但是厚度增长速率减小,氧化5 min时涂层厚度为9 μm,而25 min时涂层厚度为10.4 μm。涂层粗糙度与摩擦系数随时间的增加而增大,磨损率随氧化时间的增加,呈现先增大后减小的趋势,氧化15 min所得样品磨损率最高,氧化5 min所得涂层耐蚀性最差,氧化25 min的涂层耐蚀性最好。结论 恒压条件下,氧化时间的延长可以有效地减小涂层表面孔隙率,增加涂层厚度,显著改善涂层的耐磨、耐蚀性能。     

镀镍碳纳米管添加剂作用下的负向电压对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的制备及耐磨性能影响

目的 提高铸造铝合金关键零部件的可靠性和耐用性,推动微弧氧化表面处理技术的发展,探索新型微弧氧化磁性纳米粒子电解液添加剂作用下的电源电压对微弧氧化陶瓷层的影响。方法 采用单因素控制法,设置微弧氧化电源负向电压为100、110、120、130、140、150、160V,向电解液体系中引入0.8g/L镀镍碳纳米管添加剂,利用扫描电子显微镜、光学轮廓仪、X射线光电子能谱、X射线衍射及自制的往复式摩擦磨损试验机等,对制备得到的微弧氧化陶瓷层的微观形貌、厚度、表面粗糙度、致密性、孔隙率、孔径及耐磨性能进行分析,主要研究镀镍碳纳米管添加剂作用下的微弧氧化电源负向电压对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的制备及耐磨性能的影响。结果 负向电压140 V制备得到的陶瓷层致密性好,表面粗糙度Ra为0.77μm,表面孔隙率为2.05%,平均孔径为0.594μm,且具备一定的厚度（11.5μm）和较好的耐磨性能（磨损量为0.13 mg）。结论 镀镍碳纳米管添加剂与电源正、负电压对微弧氧化反应过程存在着协同作用关系;负向电压对微弧氧化反应过程、陶瓷层的微观形貌、厚度、致密性、表面粗糙度等影响显著。     

TC4钛合金微弧氧化膜层成膜机理及特性分析

微弧氧化技术可以使铝、镁、钛等阀金属表面形成类火山状致密的陶瓷层,使其具有优良的耐蚀性、绝缘性、耐磨性和热冲击性。通过SEM、电化学工作站、粗糙度仪等分析了钛合金微弧氧化膜层成膜机理及膜层性能。结果表明,采用弱碱性硅酸盐-磷酸盐复合体系在TC4钛合金表面生成陶瓷膜,钛合金的耐蚀性能大幅度提升。膜层粗糙度随着厚度的增加而增大,当膜层厚度大于25μm时,表面粗糙度增长速度急剧增加。随着膜层厚度的增加,表面硬度先增大后减小,当膜层厚度为20～25μm时,表面硬度达到最大值。     

微弧氧化工艺参数对Ti-6Al-4V钛合金表面氧化膜厚度及表面形态的影响

为了提高Ti-6Al-4V钛合金表面的生物活性,在乙酸钙和磷酸二氢钠溶液中对Ti-6Al-4V钛合金进行微弧氧化,研究氧化时间,电压,占空比等对氧化膜厚度及其表面形态的影响。结果表明,在一定条件下,随氧化时间的增加,氧化膜厚度以指数关系增加,而膜层表面孔洞逐渐变小,最终封闭;随着电压的提高,膜层厚度增加平缓,但电压过大时,膜层反而变薄,氧化膜表面微孔的数量减少,但微孔的孔径逐渐增大;占空比的提高使得膜层厚度增加,同时伴随有膜层孔洞分布的均匀性变差,表面粗糙度增加。     

微弧氧化工艺对Ti-6Al-4V钛合金表面氧化膜厚度及表面形态的影响

为了提高Ti-6Al-4V钛合金表面的生物活性,在乙酸钙和磷酸二氢钠溶液中对Ti-6Al-4V钛合金进行微弧氧化,研究氧化时间、电压、占空比等对氧化膜厚度及其表面形态的影响。结果表明,在一定条件下,随氧化时间的增加,氧化膜厚度以指数关系增加,而膜层表面孔洞逐渐变小,最终封闭;随着电压的提高,膜层厚度增加平缓,但电压过大时,膜层反而变薄,氧化膜表面微孔的数量减少,但微孔的孔径逐渐增大;占空比的提高使得膜层厚度增加,同时伴随有膜层孔洞分布的均匀性变差,表面粗糙度增加。     

微弧氧化对TC4钛合金微动磨损行为的影响

采用微弧氧化技术,在TC4钛合金表面制备高硬度氧化陶瓷层(MAO),对比研究了TC4钛合金基体与微弧氧化陶瓷层在2种不同位移幅值下的微动磨损行为。结果表明:位移幅值由80μm增大到150μm时,TC4钛合金基体微动损伤机制由粘着磨损和磨粒磨损转变为疲劳磨损和氧化磨损,而微弧氧化陶瓷层的损伤机制始终以氧化磨损为主;位移幅值为80μm时,TC4钛合金基体与微弧氧化陶瓷层磨损量均较小,而摩擦系数大且波动大;位移幅值为150μm时,两者磨损量出现不同程度的增大,而摩擦系数略有下降且趋于平稳;与TC4钛合金基体相比,微弧氧化陶瓷层的平均摩擦系数小,磨损轮廓浅,且磨损量仅为钛合金基体的70%。微弧氧化陶瓷涂层能够保护钛合金基体表面,有效改善TC4钛合金耐磨性。     

梯度多孔Ti的微弧氧化研究

在硫酸电解液中对致密Ti和梯度多孔Ti样品进行微弧氧化研究。分析了孔隙特性、电流密度和电解液组成对微弧氧化过程中起始电压、击穿电压、起弧时间、氧化膜形貌和厚度的影响,并测量了微弧氧化膜的物相组成。结果表明:与致密Ti样品相比,梯度多孔Ti样品的起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,氧化膜层厚度增加。随着电流密度的增加,梯度多孔Ti微弧氧化反应剧烈,表面膜层的微孔直径增大,孔洞变小,膜层表面粗糙度增加,膜层变厚。当在硫酸电解液中加入少量硝酸镧后,微弧氧化起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,表面氧化膜的平均孔径从200nm增加到2μm左右,膜层厚度从27.6μm增加到35.6μm,膜层表面粗糙度增加。XRD分析表明,微弧氧化膜主要由Ti、锐钛矿TiO2和金红石TiO2相组成,其中以锐钛矿TiO2为主。     

微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响

采用直流稳压电源,在Na2SiO3、Na3PO4电解液中对TC4钛合金表面进行微弧氧化处理,研究了微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响.结果表明,经微弧氧化的TC4合金高温抗氧化性能明显优于TC4钛合金;在750℃循环氧化100h后,经300V电压微弧氧化60 min的TC4钛合金的氧化增重为7.8 mg/cm2,而未经微弧氧化处理的TC4钛合金氧化增重为30.51 mg/cm2;随着微弧氧化时间增长和电压的增大,微弧氧化TC4钛合金的高温抗氧化性能也增强.