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钛及其合金微弧氧化膜的制备表征及特性研究

作　者: 陈根余
导　师: 吴汉华
学　校: 吉林大学
专　业: 物理学
关键词: 钛及其合金微弧氧化氧化膜电致变色
分类号: O484.1
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文利用自制多功能微弧氧化(MAO)制备系统,对TA2工业纯钛和TC4钛合金两种基体材料进行了MAO处理,较详细地研究了工艺参数对所制备膜层的生长特性和理化特性的影响。首先在确定以膜层厚度、膜基结合强度和耐腐蚀性能作为考察膜层综合性能好坏的前提下,根据前期试验结果对两种基体材料的处理液种类进行了选择,然后通过正交实验对选择后的处理液参数进行了优化,在此基础上研究了阳极电压脉冲峰值、频率、占空比和处理时间等对两种基体材料表面MAO膜的厚度、表面形貌、相组成、膜基结合强度以及耐腐蚀性能的影响；其次分别对比研究了外电阻对两种基体材料表面MAO膜的生长特性和理化特性的影响,并对影响机理进行了较深入的探讨；最后通过引入Al(OH)3溶胶调整处理液后,首次成功在两种基体材料表面制得了由纯金红石相TiO2组成的且电致变色性能较好的MAO膜,并研究了Al(OH)3溶胶浓度对所制备膜层厚度、表面形貌、相组成、膜基结合强度以及试样的耐腐蚀性能和电致变色性能的影响。

全文目录

内容提要  5-6
中文摘要  6-9
英文摘要  9-18
第一章绪论  18-40
  1.1 微弧氧化技术简介  18-23
    1.1.1 MAO技术  18-19
    1.1.2 MAO技术的特点及应用  19-21
    1.1.3 MAO技术的现状及发展  21-23
  1.2 MAO技术机理  23-26
  1.3 钛及其合金MAO膜研究概况  26-33
    1.3.1 钛及其合金MAO膜的研究现状  26-27
    1.3.2 钛及其合金MAO膜的制备方法  27-29
    1.3.3 影响膜层质量的因素  29-31
    1.3.4 钛及其合金MAO膜的特点及应用前景  31-33
  1.4 钛及其合金MAO膜电致变色技术  33-37
    1.4.1 钛及其合金MAO膜电致变色原理  34
    1.4.2 制备TiO_2电致变色薄膜的传统方法  34-36
    1.4.3 TiO_2电致变色薄膜的应用前景  36-37
  1.5 本文的选题及主要研究内容  37-40
第二章 MAO膜的制备系统及实验方法  40-60
  2.1 MAO制备系统介绍  40
  2.2 多功能MAO电源的研制  40-55
    2.2.1 电源的整体设计方案  41-43
    2.2.2 电源的组成及工作原理  43-44
    2.2.3 主电路  44-45
    2.2.4 保护电路  45-47
    2.2.5 电源主控电路  47-50
    2.2.6 波形调控电路  50-53
    2.2.7 软件结构  53-55
  2.3 钛及其合金MAO膜的制备工艺  55-56
  2.4 实验方法及表征手段  56-60
    2.4.1 实验材料的选择  56
    2.4.2 实验所需的化学试剂  56-57
    2.4.3 钛及其合金MAO膜的制备  57
    2.4.4 钛及其合金MAO膜的表征手段  57-60
第三章 MAO膜制备工艺参数的优化  60-82
  3.1 引言  60
  3.2 样品的准备及实验方法  60-61
  3.3 处理液配方的开发  61-67
    3.3.1 处理液主成膜剂的确定  61-63
    3.3.2 处理液中添加剂的确定  63
    3.3.3 处理液的优化  63-66
    3.3.4 验证实验  66-67
  3.4 电学参数对MAO膜生长特性的影响  67-80
    3.4.1 脉冲峰值电压的影响  67-72
    3.4.2 脉冲频率的影响  72-76
    3.4.3 脉冲占空比的影响  76-80
  3.5 本章小结  80-82
第四章处理时间与外电阻对MAO膜特性的影响  82-100
  4.1 引言  82
  4.2 样品的准备及实验方法  82-83
  4.3 处理时间对MAO膜特性的影响  83-87
    4.3.1 对膜厚的影响  83-84
    4.3.2 对膜相组成的影响  84-85
    4.3.3 对膜表面形貌的影响  85-87
  4.4 外电阻对MAO处理过程的影响  87-91
    4.4.1 对实验现象的影响  87-88
    4.4.2 对脉冲波形的影响  88-89
    4.4.3 对平均电流密度的影响  89-91
  4.5 外电阻对MAO膜生长特性的影响  91-95
    4.5.1 对膜平均生长速率的影响  91-92
    4.5.2 对膜表面不均匀度的影响  92-93
    4.5.3 对膜相组成的影响  93-94
    4.5.4 对膜表面形貌的影响  94-95
  4.6 外电阻对MAO膜理化特性的影响  95-98
    4.6.1 对膜显微硬度的影响  95-96
    4.6.2 对膜基结合强度的影响  96-97
    4.6.3 对试样耐腐蚀性能的影响  97-98
  4.7 本章小结  98-100
第五章 MAO TiO_2膜的电致变色性能研究  100-118
  5.1 引言  100
  5.2 样品的准备及实验方法  100-101
  5.3 工业纯钛MAO TiO_2膜的制备及表征  101-108
    5.3.1 膜层的生长特性  101-103
    5.3.2 膜层的表面形貌  103-104
    5.3.3 膜层的相组成  104-105
    5.3.4 膜层的显微硬度  105-106
    5.3.5 试样的耐腐蚀性能  106-108
  5.4 钛合金MAO TiO_2膜的制备及表征  108-114
    5.4.1 膜层的生长特性  108-110
    5.4.2 膜层的表面形貌  110-111
    5.4.3 膜层的相组成  111-112
    5.4.4 膜层的显微硬度  112-113
    5.4.5 试样的耐腐蚀性能  113-114
  5.5 MAO TiO_2膜的电致变色性能  114-117
    5.5.1 工业纯钛MAO TiO_2膜的电致变色性能  114-116
    5.5.2 钛合金MAO TiO_2膜的电致变色性能  116-117
  5.6 本章小结  117-118
总结  118-120
参考文献  120-130
博士期间发表的论文  130-132
致谢  132

钛及其合金微弧氧化膜的制备表征及特性研究

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