工艺参数对铝合金微弧氧化陶瓷层生长特性的影响

论文摘要

铝合金微弧氧化处理后其耐蚀性、耐磨性和抗热冲击性等性能显著提高。但由于陶瓷层表面分布着大量微米级的微孔,使得硬度值在较大的区间内波动,所以不宜采用硬度来表征陶瓷层的性能。另一方面,陶瓷层的致密性直接影响到其耐磨、耐腐蚀等性能。在此情况下,有必要寻求一种无损检测方法对陶瓷层的致密性进行表征,有利于促进微弧氧化技术的产业化应用与推广。本课题研究了微弧氧化工艺参数(电流密度、频率、占空比和时间)对铝合金陶瓷层的生长速度、致密性、击穿电压和击穿场强的影响规律,探讨了陶瓷层增重率与击穿场强之间的关系,实现了击穿场强对陶瓷层致密性表征。结果表明:在其它条件不变的情况下,随着电流密度的增大,铝合金微弧氧化陶瓷层的厚度增加,大电流密度有利于陶瓷层快速生长,陶瓷层的增重率和击穿场强均随电流密度的增加而逐渐下降;随着频率的升高,陶瓷层的厚度先减小而后趋于稳定,高频不利于陶瓷层的快速生长,陶瓷层的增重率与击穿场强随着频率的升高先逐渐增加而后趋于平稳;随着占空比的逐渐增大,陶瓷层的厚度显著增加,高占空比有利于陶瓷层的快速生长,陶瓷层的增重率与击穿场强均随占空比的逐渐增大而下降;随着微弧氧化时间的延长,陶瓷层厚度增加,陶瓷层的平均生长速率下降,陶瓷层的增重率和击穿场强均随着微弧氧化时间的延长而快速下降;微弧氧化陶瓷层的击穿场强与其增重率的变化规律是一致的,即陶瓷层的增重率越大,击穿场强越高,致密性越好;可以用击穿场强来陶瓷层的表征致密性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 微弧氧化技术简介
• 1.1.1 研究历史及发展现状
• 1.1.2 影响微弧氧化的因素
• 1.2 微弧氧化技术的基本原理
• 1.3 绝缘陶瓷层的击穿原理及影响因素
• 1.3.1 绝缘陶瓷层的击穿原理
• 1.3.2 影响绝缘陶瓷层击穿因素
• 1.4 研究目的及意义
• 1.5 研究内容及技术路线
• 2 实验设备与实验方法
• 2.1 试样制备
• 2.1.1 试样材料
• 2.1.2 试样尺寸
• 2.1.3 试样制备过程
• 2.2 微弧氧化溶液
• 2.3 实验设备
• 2.3.1 微弧氧化设备
• 2.3.2 超声波清洗器
• 2.3.3 电热鼓风干燥箱
• 2.4 测试方法
• 2.4.1 质量测定
• 2.4.2 陶瓷层厚度测量
• 2.4.3 陶瓷层绝缘强度测试
• 2.4.4 陶瓷层微观结构的观察
• 3 工艺参数对陶瓷层生长动力学的影响
• 3.1 电流密度对陶瓷层生长动力学的影响
• 3.1.1 陶瓷层厚度随电流密度的变化曲线
• 3.1.2 陶瓷层生长动力学讨论
• 3.2 频率对陶瓷层生长动力学的影响
• 3.2.1 陶瓷层厚度随频率的变化曲线
• 3.2.2 陶瓷层生长动力学讨论
• 3.3 占空比对陶瓷层生长动力学的影响
• 3.3.1 陶瓷层厚度随占空比的变化曲线
• 3.3.2 陶瓷层生长动力学讨论
• 3.4 微弧氧化时间对陶瓷层生长动力学的影响
• 3.4.1 陶瓷层厚度随微弧氧化时间的变化曲线
• 3.4.2 陶瓷层生长动力学讨论
• 3.5 微弧氧化陶瓷层生长过程分析及讨论
• 4 工艺参数对陶瓷层致密性的影响
• 4.1 电流密度对陶瓷层致密性的影响
• 4.2 频率对陶瓷层致密性的影响
• 4.3 占空比对陶瓷层致密性的影响
• 4.4 微弧氧化时间对陶瓷层致密性的影响
• 5 微弧氧化陶瓷层致密性表征
• 5.1 不同电流密度条件下制备的陶瓷层致密性表征
• 5.1.1 电流密度对陶瓷层击穿电压和击穿场强的影响
• 5.1.2 陶瓷层致密性的表征
• 5.2 不同频率条件下制备的陶瓷层致密性表征
• 5.2.1 频率对陶瓷层击穿电压和击穿场强的影响
• 5.2.2 陶瓷层致密性的表征
• 5.3 不同占空比条件下制备的陶瓷层致密性的表征
• 5.3.1 占空比对陶瓷层击穿电压和击穿场强的影响
• 5.3.2 陶瓷层致密性的表征
• 5.4 不同微弧氧化时间条件下制备的陶瓷层致密性表征
• 5.4.1 微弧氧化时间对陶瓷层击穿电压和击穿场强的影响
• 5.4.2 不同微弧氧化时间陶瓷层致密性的表征
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文