AZ91D鎂合金微弧氧化膜制備的調(diào)控及膜層表征方法的研究.pdf

1、通過恒定小電流密度工藝和快速成膜工藝研究了微弧氧化工藝參數(shù)對膜層特征參量和性能的影響:膜層的厚度隨著氧化時(shí)間和加壓時(shí)間間隔的延長及電流密度的增大而增長,隨加壓幅度的增大先增大后減小,平均成膜速率反映的是微弧氧化的效率;粗糙度呈增大趨勢;表面孔隙率先增大后減小;表面形貌定性的反映了膜層表面的孔隙和熔融物顆粒的尺寸及數(shù)目;膜層的主要組成相為Mg2SiO4和MgO。膜層的結(jié)合力隨著氧化時(shí)間、電流密度和加壓幅度的增大先增大后減小,隨加壓時(shí)間間隔

2、的延長而增大;與基體相比,膜層的耐磨性和耐蝕性均明顯增強(qiáng)。
　　 通過分析微弧氧化工藝參數(shù)、膜層特征參量和膜層性能之間的關(guān)系得出AZ91 D鎂合金微弧氧化膜層制備的調(diào)控原則如下:調(diào)整電流密度和時(shí)間控制膜層厚度;調(diào)整工藝參數(shù)使得微弧氧化反應(yīng)盡量減緩來減小粗糙度;調(diào)整工藝參數(shù)均使其適中或采用較大的電參數(shù)或較長的氧化時(shí)間可制備表面孔隙率較大的膜層;調(diào)整工藝參數(shù)使得電參數(shù)較小的同時(shí)氧化時(shí)間較長可制備結(jié)合力較高的膜層;調(diào)整工藝參數(shù)均使其適

3、中或采用較大的電參數(shù)或較長的氧化時(shí)間制備耐蝕性和耐磨性較佳的膜層。
　　 通過恒定電壓工藝驗(yàn)證微弧氧化膜層制備調(diào)控原則,結(jié)果表明:膜層的特征參量和性能均與微弧氧化膜層制備的調(diào)控原則相吻合。這充分說明了微弧氧化膜層的調(diào)控原則準(zhǔn)確,且符合微弧氧化的機(jī)理,具有普適性。
　　 膜層厚度用渦流測厚法表征快速,截面法表征精確;粗糙度用表面輪廓儀表征快速,要求試樣平行度好;表面形貌在SEM上獲得;用通用圖像分析軟件在清晰的截面和表面照

4、片上可表征厚度、表面孔隙率及孔徑;用分段制樣法在假設(shè)孔隙為圓柱形通孔和半球體孔的情況下可估算體積孔隙率。劃痕法表征結(jié)合力的條件:加載速度50N/m,終止載荷為20N,采用摩擦力和聲信號(hào)雙重加載模式,并與劃痕形貌相結(jié)合進(jìn)行判斷,測試時(shí)如果終止載荷20N,沒有測出其結(jié)合力,將終止載荷調(diào)整為30N;熱震法表征結(jié)合強(qiáng)度時(shí),根據(jù)具體的使用環(huán)境確定保溫溫度和保溫時(shí)間。硬度表征采用在膜層表面涂覆顏色后測量顯微維氏硬度,測試條件:保壓時(shí)間5 s,膜層表