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《西安工业大学》 2011年
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AL-Si合金Al_2O_3-ZrO_2微弧氧化层生长及性能研究

周怡  
【摘要】:针对单一A1203微弧氧化层不能满足Al-Si合金使用要求的问题,本文采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制备了Al2O3-ZrO2复合膜层。通过单因素变量法研究了不同电解液体系、电参数对膜层厚度和隔热性的影响,通过SEM、XRD分析测试手段研究了膜层的微观组织形貌、生长过程,并且采用拉伸试验机、摩擦磨损试验机、隔热测试装置研究了陶瓷层的结合强度、耐磨性、及隔热性等。结果表明:电解液由K2ZrF6和KOH组成,最佳浓度为K2ZrF6 4g/L, KOH 4g/L,反应中膜层的厚度和隔热性随电解液浓度的增大呈先升后降的趋势;具体工艺参数的最适值为:电流密度10A/dm2,频率300Hz,正脉冲个数15,占空比30%,电解液温度70℃,反应时间30min;膜层的生长分为匀速生长阶段和缓慢生长阶段,生长速率分别为2.5μm/min和1μm/min,反应初期膜层增厚主要靠向外生长,后期靠向内生长,膜层向外生长形成疏松层,向内生长生成致密层,向内生长速度决定了膜层总厚度的生长速率;膜层的微观表面形貌随氧化时间的延长呈现不同特征,最初期为“团状”,后变成“小凸起状”,当反应时间为30min时,呈“火山喷射状”,若氧化时间进一步延长,则形成“疏松岩石状”表面形貌;膜层的截面形貌由内到外分为过渡层、致密层和疏松层,致密层是膜层的主体,占氧化层总厚度的60-70%,过渡层与基体成冶金结合;膜层的主要相组成是t-ZrO2、α-Al2O3、m-ZrO2、γ-Al2O3,t-ZrO2为膜层的主晶相,其中m-ZrO2含量少,而t-ZrO2含量高,说明在微弧氧化过程中,生成的α-Al2O3起到稳定高温相t-ZrO2的作用;Al2O3-ZrO2复合陶瓷膜层能够隔热30℃,膜层与基体的结合强度达到10.66Mpa,有良好的耐磨性和抗热震性。
【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.4

【参考文献】
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