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以硅酸盐体系为电解液,利用扫描式微弧氧化(SMAO)方法在铝合金2024的表面成功制备出“蛇形”和“HIT”图案的陶瓷膜层.对扫描式和传统微弧氧化工艺进行了对比,采用扫描电镜和X射线衍射研究了SMAO陶瓷膜的结构和相组成.结果表明,与传统微弧氧化放电过程不同,扫描式微弧氧化在沿阴极前进的方向上依次分布着钝化区、阳极氧化区和微弧氧化区,没有观察到弧光放电.经过一次扫描生成的陶瓷膜厚度约为17μm,膜层只有疏松层,且其中的α-Al2O3含量高于γ-Al2O3.对扫描式微弧氧化放电机理的分析表明,电场在阳极表面的梯度变化可能是同一时间内存在不同放电区域的原因,高达2 400 A/dm2的电流密度使扫描式微弧氧化具有高的成膜效率,同时也导致了疏松层内含有大量的α-Al2O3.

关键词: 铝合金 , 扫描式微弧氧化 , 陶瓷膜 , 成膜机理

CeO2对2A12铝合金微弧氧化膜层组织和性能的影响

郭豫鹏 , 狄士春 , 吕鹏翔 , 孙术发

稀有金属材料与工程

在硅酸盐电解液中添加稀土二氧化铈(CeO2)颗粒,采用恒流模式在2A12铝合金表面制备陶瓷膜层.通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、租糙度仪、硬度计、极化曲线等手段研究CeO2颗粒对2A12铝合金微弧氧化陶瓷膜层微观形貌、组织、租糙度、硬度和耐蚀性的影响.实验结果表明:添加CeO2使膜层表面微孔直径减小,膜层粗糙度下降,厚度增加.CeO2颗粒进入膜层中大部分以CeO2化合物沉积形式存在,微量CeO2参与反应以CeO、CeAl11O8化合物形式存在.CeO2颗粒具有促进γ-Al2O3向a-A12O3转变的作用,从而提高了膜层的硬度.当CeO2浓度为3～4 g/L时膜层耐蚀性能较好.

关键词: 微弧氧化 , 二氧化铈 , 硬度 , 耐蚀性

稀土镁合金微细电火花加工变质层微观结构及性能研究

孙术发 , 狄士春 , 吕鹏翔 , 韦东波 , 喻杰 , 郭豫鹏

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00557

利用微细电火花不同工艺加工了稀土镁合金.采用SEM和XPS分析了加工后稀土镁合金表面变质层形貌和成分,采用纳米压痕仪分析了变质层的硬度,采用动电位极化曲线评价了变质层的耐腐蚀性能.结果表明,变质层表面有微裂纹,降低加工电压和电流可以减少微裂纹,增大脉宽和脉间可以有效消除微裂纹；在3种不同介质中加工得到的变质层表面均发生了氧化反应,在去离子水中加工的变质层表面还发生了显著的电化学腐蚀；变质层的硬度高于稀土镁合金基体,其最高硬度可达到1.664 GPa;动电位极化曲线表明,变质层可以改善稀土镁合金的耐腐蚀性能.

关键词: 稀土镁合金 , 微细电火花 , 变质层 , 硬度 , 腐蚀

2024铝合金表面扫描式微弧氧化工艺研究

吕鹏翔 , 韦东波 , 郭成波 , 李兆龙 , 狄士春

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2013.12156

本研究利用小功率微弧氧化电源,通过内充液式管状阴极的逐行扫描,在2024铝合金样件表面生成微弧氧化陶瓷膜层,对样件的局部受损部位进行了成功的修复,从而突破了传统微弧氧化技术不能用于铝合金构件现场局部防护与修复的限制；利用XRD、SEM、EDS等分析方法对陶瓷膜层的相组成与微观组织形貌进行了研究.利用纳米压痕仪测试了陶瓷膜层的纳米压痕硬度和弹性模量,用动电位极化曲线测试陶瓷膜层的耐腐蚀性能.结果表明:在恒电流模式下,扫描式微弧氧化电压快速升高,直接进入微弧放电阶段.其一次扫描成膜层厚度17 μm,相对于传统微弧氧化具有很高的成膜效率.铝合金扫描式微弧氧化陶瓷膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,膜层分为致密层和疏松层,表面多微孔,且有微裂纹；纳米压痕测试结果表明,陶瓷膜层纳米压痕硬度和弹性模量沿界面向外呈现先增加后减小的变化趋势.动电位极化曲线表明,扫描式和传统微弧氧化陶瓷膜层都能够对基体起到有效的腐蚀防护作用,传统微弧氧化陶瓷膜层的腐蚀防护作用高于扫描式.

关键词: 铝合金 , 扫描式微弧氧化 , 陶瓷膜层 , 纳米压痕 , 耐腐蚀

激光重熔改性铝合金微弧氧化膜层的组织与性能

喻杰 , 韦东波 , 王岩 , 吕鹏翔 , 狄士春

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2013.12598

为了改善微弧氧化(MAO)膜层多孔疏松的组织和性能,对其进行了激光重熔处理,并制备了两种实验膜层:(1)选择双向电流脉冲和Na2SiO3-KOH体系的工作液,在6082铝合金基体上制备平均厚度为18 μm的MAO膜层；(2)采用Nd∶YAG激光器对上述MAO膜层进行激光重熔(LSM)处理,获得MAO+LSM膜层.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪、超显微硬度计和电化学分析仪分别检测上述两种膜层的微观形貌、相组成、表面硬度和耐蚀性能.结果表明:激光重熔后的膜层由内往外分为致密层、中间层和重熔层,组织致密、气孔率低的重熔层取代了MAO疏松层,MAO+LSM膜层中α-Al2O3相的比例得到提高,硬度和耐蚀性能也进一步得到改善,且保持了MAO膜层与基体的结合方式.

关键词: 铝合金 , 微弧氧化 , 激光重熔 , 耐蚀性