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【6h】

电参数对ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷膜层形成的影响

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目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 ZAlSi12Cu2Mg1 合金的性能

1.2 铝及其合金传统的表面处理

1.3 微弧氧化技术

1.3.1 等离子体的概念及氧等离子体

1.3.2 微弧氧化技术特点

1.3.3 发展历史

1.3.4 研究现状

1.3.5 电击穿理论发展

1.3.6 微弧氧化技术的基本原理

1.3.7 微弧氧化技术优缺点

1.3.8 微弧氧化技术的应用领域及前景

1.4 选题目的及意义

1.4.1 选题目的

1.4.2 选题意义

1.5 课题研究内容及技术路线

1.5.1 课题研究内容

1.5.2 预期达到目标

1.5.3 技术路线

第二章 试验方法及过程

2.1 试验设备

2.1.1 电源模式介绍

2.1.2 试验电源装置

2.2 试验方法

2.2.1 影响微弧氧化陶瓷膜制备的因素及其确定

2.2.2 试验方案

2.3 微弧氧化陶瓷层分析测试

2.3.1 膜层厚度检测

2.3.2 硬度检测

2.3.3 相分析

2.3.4 膜层生长方向观察

2.3.5 试样表面及横截面形貌观察

2.3.6 试样结构分析

第三章 试验结果及分析

3.1 电参数对 ZAlSi12Cu2Mg1 合金微弧氧化陶瓷膜层形成的影响

3.1.1 负向电压对膜层形成的影响

3.1.2 ZAlSi12Cu2Mg1 合金微弧氧化过程中频率对膜层形成的影响

3.1.3 初始氧化时间对微弧氧化膜层形成的影响

3.2 ZAlSi12Cu2Mg1 微弧氧化过程中陶瓷膜层的形成和生长

3.2.1 试验现象描述

3.2.2 膜层横截面形貌

3.2.3 膜层表面形貌

3.2.4 膜层厚度的变化

3.2.5 微弧氧化熄弧时正/负向电流密度的变化

3.2.6 微弧氧化膜的生长过程分析

3.2.7 微弧氧化陶瓷层烧结理论

3.2.8 膜层横截面显微形貌观察和能谱分析

3.3 电解液中加入添加剂 A 改善 ZAlSi12Cu2Mg1 微弧氧化过程

3.3.1 试验中特殊现象

3.3.2 氧化时间和电流变化

3.3.3 膜层厚度变化

3.3.4 显微硬度变化

3.3.5 表面形貌分析

3.3.6 X 衍射分析

第四章 结论与展望

参考文献

致谢

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摘要

ZAlSi12Cu2Mg1合金具有铸造流动性好、无热裂倾向、热膨胀系数小等优点,是一种重要的工程材料。但由于其耐磨性、耐蚀性、耐热性较差,使用寿命短,限制了其广泛应用。如采用微弧氧化技术在其表面形成致密陶瓷层,则有望改善上述性能。目前对铸造铝合金表面微弧氧化过程研究较少,为此,对铸造铝合金表面进行微弧氧化研究很有必要。本文采用WHD-30多功能微弧氧化电源进行微弧氧化,通过控制电源电参数在ZAlSi12Cu2Mg1合金表面获得了陶瓷层。测试了陶瓷膜层厚度、陶瓷膜层平均硬度,采用XRD、SEM、TEM分析了陶瓷膜层相结构及表面形貌。研究结果表明,电解液组成为Na2SiO38.0g/L+NaOH2.0g/L+Na2EDTA2.0g/L,正/负向电压为420/110V,电源频率控制在100Hz在时,可获得性能较好的陶瓷膜层。其厚度为147μm,硬度为HV550.6,膜层主要由γAl2O3、αAl2O3和Al2SiO5组成;陶瓷层的形成包括氧化过渡阶段和氧化烧结阶段。在氧化过渡阶段,试样表面生成一层以非晶Al2O3为主的非晶膜层,以向外生长为主;在氧化烧结阶段,新形成的Al2O3熔融物与部分先形成的非晶Al2O3膜发生液相烧结反应,烧结形成以晶体Al2O3为主的陶瓷层,以向内渗透氧化为主。在上述电解液中加入添加剂A,可明显改善成膜过程的稳定性,微弧氧化反应过程中噪音减弱,电离气体也减少;电解液无浑浊现象产生,可重复利用。XRD分析结果表明,膜层中αAl2O3相的含量较未加入添加剂A的含量要高,这说明其有助于陶瓷膜层中αAl2O3相的形成。

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