Al-Si合金Al2O3-ZrO2微弧氧化層生長(zhǎng)及性能研究.pdf

1、本文針對(duì)單一Al2O3微弧氧化層不能滿足Al-Si合金使用要求的問(wèn)題，本文采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制備了Al2O3-ZrO2復(fù)合膜層。通過(guò)單因素變量法研究了不同電解液體系、電參數(shù)對(duì)膜層厚度和隔熱性的影響，通過(guò)SEM、XRD分析測(cè)試手段研究了膜層的微觀組織形貌、生長(zhǎng)過(guò)程，并且采用拉伸試驗(yàn)機(jī)、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、隔熱測(cè)試裝置研究了陶瓷層的結(jié)合強(qiáng)度、耐磨性、及隔熱性等。結(jié)果表明：電解液由K2ZrF6和KOH組成，最佳濃度為K2ZrF64

2、g/L，KOH4g/L，反應(yīng)中膜層的厚度和隔熱性隨電解液濃度的增大呈先升后降的趨勢(shì)；具體工藝參數(shù)的最適值為：電流密度10A/dm2，頻率300Hz，正脈沖個(gè)數(shù)15，占空比30％，電解液溫度70℃，反應(yīng)時(shí)間30min；膜層的生長(zhǎng)分為勻速生長(zhǎng)階段和緩慢生長(zhǎng)階段，生長(zhǎng)速率分別為2.5μm/min和1μm/min，反應(yīng)初期膜層增厚主要靠向外生長(zhǎng)，后期靠向內(nèi)生長(zhǎng)，膜層向外生長(zhǎng)形成疏松層，向內(nèi)生長(zhǎng)生成致密層，向內(nèi)生長(zhǎng)速度決定了膜層總厚度的生長(zhǎng)速率；

3、膜層的微觀表面形貌隨氧化時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)不同特征，最初期為“團(tuán)狀”，后變成“小凸起狀”，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為30min時(shí)，呈“火山噴射狀”，若氧化時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，則形成“疏松巖石狀”表面形貌；膜層的截面形貌由內(nèi)到外分為過(guò)渡層、致密層和疏松層，致密層是膜層的主體，占氧化層總厚度的60～70％，過(guò)渡層與基體成冶金結(jié)合；膜層的主要相組成是t-ZrO2、α-Al2O3、m-ZrO2、γ-Al2O3，t-ZrO2為膜層的主晶相，其中m-ZrO2含量少，而t