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铸造Al-Si合金微等离子体氧化陶瓷膜的获得及其特性研究

作　者: 龚建飞
导　师: 胡正前
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 铸造铝合金表面处理微弧氧化电解质配方陶瓷膜层特性
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 187次
引　用: 2次
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内容摘要

铸造铝合金的应用极其广泛:其中ZL101A广泛用于飞机零件、仪器零件、抽水机壳体,气化器、水冷发动机汽缸体等,但其缺点是工作温度低于200℃;ZL109广泛用于制造活塞,但其缺点是工作温度低于250℃,因此对于铸造铝合金ZL109的热保护就显得尤为重要,现在有很多工艺,但是其效果并不是太好,在活塞底部直接形成冶金结合的合适的氧化物陶瓷涂层应当是解决这一难题的最佳办法了。等离子微弧氧化技术简称微弧氧化技术,是在传统阳极氧化技术基础上发展起来的一种新兴的材料表面陶瓷化处理技术。应用该技术可在Al、MR、Ti等阀金属表面生长一层陶瓷膜,该膜层较传统阳极氧化膜的综合性能有了较大提高。目前该技术作为表面技术领域中的一项新技术,正逐步引起世界各国研究者的关注。在微弧氧化条件下形成的铝的氧化物陶瓷膜具有冶金结合的结构,硬度极高,与基体结合力大,具有优良的隔热、耐热、耐磨等特点。本文对上述两种不同的铸造铝合金采用不同形状的试样、配制不同的电解质配方溶液、对试样采用不同的预先热处理状态、观察微弧氧化不同阶段的火花颜色进行微弧氧化处理,得到了最大厚度为120μm,最大显微硬度高于2000的微弧氧化膜层,大大的提高了上述两种铸造铝合金的工作条件和性能。采用电镜扫描(SEM)和X射线衍射相结构分析(XRD)对膜层的微观形貌及膜层结构进行分析,用显微硬度计测量膜层的厚度以及膜层的显微硬度,对膜层的抗热震性、耐腐蚀性及抗外力冲击的性能进行了测试。探讨了微弧氧化中火花形态及其变化规律,研究了火花形态分别与电参数和膜层表面质量之间的相互关系。火花状态变化直接影响膜层表面状态,可通过调整电参数来作用于火花,继而控制陶瓷膜层的表面质量。本论文通过大量的实验,较系统的分析了不同形状铸造铝合金ZL101A和ZL101微弧氧化的电解液配方、以及不同的预先热处理状态研究了其微弧氧化的工艺参数,同时对膜层性能也做了一定的测试。在文章的正文部分比较详细的介绍了作者的具体研究工作,并对今后的研究方向提出了一定的看法。

全文目录

第1章引言  7-9
  1．1 课题研究目的及意义  7-8
  1．2 和本课题有关的国内外研究现状  8-9
第2章文献综述  9-20
  2．1 铝的微弧氧化技术的原理  9-17
  2．2 铝的其它表面处理技术简介  17-20
第3章微弧氧化工艺实验研究方案与设备  20-27
  3．1 实验内容  20-21
  3．2 实验材料及实验装置  21-23
  3．3 实验试剂及仪器  23-24
  3．4 实验的操作步骤  24-27
第4章微弧氧化工艺实验过程及分析  27-50
  4．1 铸造硅铝合金ZL101A微弧氧化工艺过程及分析  27-33
  4．2 铸造硅铝合金ZL109微弧氧化工艺过程及分析  33-49
  4．3 铸造硅铝合金微弧氧化火花特征观察与分析  49-50
第5章微弧氧化陶瓷膜层的形貌特征与相结构分析  50-56
  5．1 扫描电镜分析  50-53
  5．2 XRD射线衍射相结构分析  53-56
第6章微弧氧化陶瓷膜层特性研究及火花特征分析  56-62
  6．1 微弧氧化陶瓷膜层厚度测定  56
  6．2 微弧氧化陶瓷膜层显微硬度测定  56-57
  6．3 微弧氧化陶瓷膜层抗热震性研究  57-59
  6．4 微弧氧化陶瓷膜层耐腐蚀性研究  59-60
  6．5 微弧氧化陶瓷膜层抗冲击性研究  60-62
第7章实验结论  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间发表的论文  67

铸造Al-Si合金微等离子体氧化陶瓷膜的获得及其特性研究

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