Al-Si合金Al2O3-ZrO2微弧氧化層生長及性能研究.pdf

1、本文針對單一Al2O3微弧氧化層不能滿足Al-Si合金使用要求的問題，本文采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制備了Al2O3-ZrO2復合膜層。通過單因素變量法研究了不同電解液體系、電參數(shù)對膜層厚度和隔熱性的影響，通過SEM、XRD分析測試手段研究了膜層的微觀組織形貌、生長過程，并且采用拉伸試驗機、摩擦磨損試驗機、隔熱測試裝置研究了陶瓷層的結(jié)合強度、耐磨性、及隔熱性等。結(jié)果表明：電解液由K2ZrF6和KOH組成，最佳濃度為K2ZrF64

2、g/L，KOH4g/L，反應中膜層的厚度和隔熱性隨電解液濃度的增大呈先升后降的趨勢；具體工藝參數(shù)的最適值為：電流密度10A/dm2，頻率300Hz，正脈沖個數(shù)15，占空比30％，電解液溫度70℃，反應時間30min；膜層的生長分為勻速生長階段和緩慢生長階段，生長速率分別為2.5μm/min和1μm/min，反應初期膜層增厚主要靠向外生長，后期靠向內(nèi)生長，膜層向外生長形成疏松層，向內(nèi)生長生成致密層，向內(nèi)生長速度決定了膜層總厚度的生長速率；

3、膜層的微觀表面形貌隨氧化時間的延長呈現(xiàn)不同特征，最初期為“團狀”，后變成“小凸起狀”，當反應時間為30min時，呈“火山噴射狀”，若氧化時間進一步延長，則形成“疏松巖石狀”表面形貌；膜層的截面形貌由內(nèi)到外分為過渡層、致密層和疏松層，致密層是膜層的主體，占氧化層總厚度的60～70％，過渡層與基體成冶金結(jié)合；膜層的主要相組成是t-ZrO2、α-Al2O3、m-ZrO2、γ-Al2O3，t-ZrO2為膜層的主晶相，其中m-ZrO2含量少，而t