鎂合金微弧氧化陶瓷膜成膜過程分析及其摩擦磨損特性研究.pdf

1、利用微弧氧化技術(shù)在AZ91D鎂合金表層制備原位生長(zhǎng)的具有冶金結(jié)合強(qiáng)度的陶瓷膜層，以膜層厚度與結(jié)合力為評(píng)判因素，通過改善電解液成分配比和實(shí)驗(yàn)電參數(shù)來(lái)確定成膜最佳工藝。綜合利用XRD、EDS等測(cè)試方法測(cè)試了陶瓷膜的相組成與元素分布情況;利用SEM觀察了陶瓷膜的表層形貌及內(nèi)部花樣形貌，通過分析不同時(shí)間試樣膜層的元素分布探索了微弧氧化成膜的傳質(zhì)過程;采用銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)將孔隙率不同的膜層在相同摩擦條件下進(jìn)行在油潤(rùn)滑磨損，分析了油潤(rùn)滑條件下的

2、磨損機(jī)制。
　　運(yùn)用正交試驗(yàn)方法，以陶瓷膜層厚度和結(jié)合力作為對(duì)比依據(jù)篩選出了本實(shí)驗(yàn)的最佳電解液配方為:硅酸鈉9g/L，磷酸鈉5g/L，氫氧化鉀6g/L，氟化鈉2g/L，EDTA二鈉1g/L。同樣通過正交方法和控制變量法確定了最佳的工作電參數(shù)為:微弧氧化時(shí)間40min，電流密度5A/dm2，頻率300Hz，占空比20％。
　　陶瓷膜層主要相為MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4及Mg3(PO4)2，MgO相含量增長(zhǎng)最快。

3、r>　　微弧氧化初期，試樣表面生成一層致密的氧化膜，隨著電荷在氧化膜兩端積累逐漸擊穿，陶瓷膜層進(jìn)入外生長(zhǎng)階段，此時(shí)電解液中的硅酸根離子、磷酸根粒子、氧離子以及與基體反應(yīng)生成的鋁酸根離子進(jìn)入到膜層內(nèi)部與單質(zhì)鎂和鎂離子發(fā)生反應(yīng)生成一系列陶瓷相;但隨著反應(yīng)進(jìn)行，膜層表面孔洞減少，酸根離子不再那么容易進(jìn)入到膜層內(nèi)部放電區(qū)域，只有離子半徑較小的氧離子可以較為容易的進(jìn)入到膜層內(nèi)部，所以反應(yīng)后期主要形成的陶瓷相為氧化鎂;通過對(duì)不同元素的能譜和XRD分

4、析發(fā)現(xiàn)，陶瓷膜的表層富含種類多樣的陶瓷相，而膜層內(nèi)部主要為氧化鎂陶瓷相，這是因?yàn)殡S著反應(yīng)進(jìn)行，內(nèi)部放電擊穿溫度和能量逐漸升高，由于熔點(diǎn)較低，反應(yīng)初期形成的氧原子比較高的陶瓷相載體在高溫下被重新融化，并在高電壓下分解為等離子體。由于鎂離子有著較容易地結(jié)合，氧的等離子體可以立即反應(yīng)生成氧化鎂陶瓷相。熔融物噴發(fā)通道由內(nèi)到外也是一個(gè)溫度快速降低的通道，噴發(fā)出的不同陶瓷相因?yàn)槠淠厅c(diǎn)不同在通道內(nèi)的不同位置固化形成新的陶瓷相，所以各個(gè)元素在膜層內(nèi)有