LY12鋁合金表面微弧氧化膜層制備及熱阻隔應用研究.pdf

1、隨著航天、航空工業(yè)中各種飛行器飛行速度不斷提高，服役環(huán)境越來越惡劣，飛行器表面氣動加熱和熱沖擊問題十分突出。飛行器用材料要求具有足夠高的強度和剛度，通常作為結(jié)構(gòu)材料的鋁合金難以承受如此高的熱載荷，而限制了鋁合金的廣泛應用。因此必須對其表面進行熱防護處理。微弧氧化技術(shù)在金屬表面原位生長陶瓷膜，可以制備高結(jié)合強度、優(yōu)良熱穩(wěn)定性和耐熱沖擊性能的膜層。本文針對微弧氧化膜層的上述特點，制備優(yōu)良熱阻隔性能的膜層。
　　本文首先選定了硅酸鈉體系

2、做為制備熱阻隔膜層的電解液體系。研究了不同反正向電流比j-/j+對微弧氧化電特性、生長速率及能耗的影響。結(jié)果顯示：反向電流對放電過程產(chǎn)生調(diào)制作用，柔化了放電過程，提高了膜層的生長速率，降低了膜層的單位能耗。通過向電解液中添加氟鋯酸鉀的方式，大大提高了膜層生長速率，較Na2SiO3-KOH體系單位能耗大大降低，隨著K2ZrF6濃度的提高，膜層生長速率提高，單位能耗降低。
　　通過SEM及附帶的能普和XRD測試分析了膜層的形貌、成分和

3、結(jié)構(gòu)。在Na2SiO3-KOH體系中，反向電流對微弧放電產(chǎn)生了柔化作用，對膜層的形貌、結(jié)構(gòu)、成分產(chǎn)生了影響，使膜層的致密度提高。當j-/j+=0.5時，膜層中大缺陷消失，孔洞尺寸小，分布均勻，膜層質(zhì)量最好，并使得膜層的晶體峰明顯減少，非晶相增多。Na2SiO3-K2ZrF6-KOH體系中，反向電流的引入，改善了j-/j+=0時放電通道殘留的孔洞尺寸，表面形成的“圓餅”尺寸小。截面形貌顯示，與Na2SiO3-KOH體系中制備的膜層相比，膜

4、層質(zhì)量較好，且反向電流引入之后，膜層中的晶體相含量提高。各濃度下膜層的形貌和結(jié)構(gòu)相差不大，膜層由內(nèi)向外，Si和Zr元素含量逐漸升高。
　　經(jīng)微弧氧化處理之后，鋁合金的拉伸性能基本上沒有受到影響；耐磨性能提高，有效地保護了鋁合金基體。熱沖擊測試顯示，膜層與基體結(jié)合良好。對比分析可知，反向電流的引入提高了膜層與基體的結(jié)合力。LY12鋁合金經(jīng)微弧氧化處理之后，抗高溫氧化性能提高?；鹧鏌g測試結(jié)果顯示，微弧氧化膜層提高了LY12鋁合金基體