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Effects of KMnO_4 on microstructure and corrosion resistance of microarc oxidation coatings on 2024 aluminum alloy 被引量:3
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作者 杨巍 蒋百灵 +1 位作者 时惠英 鲜林云 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2010年第2期223-227,共5页
Microarc oxidation (MAO) coatings were prepared on 2024 aluminum alloy in a Na2SiO3-KOH electrolyte with KNinO4 addition varying from 0 to 4 g/L. The microstructure and phases of the coatings were characterized by s... Microarc oxidation (MAO) coatings were prepared on 2024 aluminum alloy in a Na2SiO3-KOH electrolyte with KNinO4 addition varying from 0 to 4 g/L. The microstructure and phases of the coatings were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD), respectively. The corrosion resistance of MAO coatings was evaluated by electrochemical potentiodynamic polarization in 5% (mass fraction) NaCl solution. The results show that when KMnO4 is added into base electrolyte, the growth speed of oxide coatings is increased obviously. The main phase of oxide coatings is Al2O3, and the contents of MnO2 and MnEA104 phases are increased at the top of oxide coatings with increasing the concentration of KMnO4. The solute elements participate in forming the oxide coatings. When a proper concentration of KMnO4 (2.5 g/L) is added into the base solution, the micropores of the MAO coatings are small and compact, and the corrosion resistance of oxide coatings is increased largely. 展开更多
关键词 2024 aluminum alloy KMNO4 microarc oxidation MICROSTRUCTURE corrosion resistance
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Influence of potential on structure and properties of microarc oxidation coating on Mg alloy 被引量:1
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作者 DENG Shu-hao YI Dan-qing GONG Zhu-qing SU Yu-chang 《Journal of Central South University of Technology》 2005年第z1期12-17,共6页
In order to obtain optimizing microarc oxidation coating on Mg alloy from a friendly-enviormental electrolyte free of Cr6+ and PO43-, constant potential regime was applied to produce it. The influence of potential on ... In order to obtain optimizing microarc oxidation coating on Mg alloy from a friendly-enviormental electrolyte free of Cr6+ and PO43-, constant potential regime was applied to produce it. The influence of potential on the morphology, composition, structure and other properties, such as microhardness and corrosion resistance were investigated by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscope (EDS), X-ray diffraction (XRD), hardness tester and electrochemical method. The results clearly show that oxidation potential plays an important role in the formation of coating's structure and properties. The microarc oxidation coating is smooth and white, which consists of two layers. The external layer is loose and porous and enriched in Al and Si. Moreover, its content of Al and Si increases with the increasing operated potential. While the inner layer is compact and the content of Al and Si are lower than that of the external layer. The coating is composed of several phases and the major phases are MgA12O4 and MgO, and the minor phases are Al2O3 and SiO2 when the potential is higher. The microhardness of coating is obtained the maximum at the potential of 45 V, so does the corrosion resistance. 展开更多
关键词 microarc oxidation MAGNESIUM alloy structure PROPERTY
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氧化时间对Zr-1Nb合金MAO/Cr复合涂层1100℃蒸汽氧化行为的影响
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作者 王兴平 董小丽 +4 位作者 蔺殊嘉 王栋堂 路文娟 薛文斌 廖燚钊 《表面技术》 北大核心 2025年第15期145-155,共11页
目的研究氧化时间对MAO/Cr复合涂层1100℃蒸汽氧化行为的影响,揭示该涂层在高温环境中的组织结构变化和氧化机制。方法采用微弧氧化(MAO)技术在Zr-1Nb合金表面制备MAO膜,并借助磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)技术沉积Cr层,组成均匀致密... 目的研究氧化时间对MAO/Cr复合涂层1100℃蒸汽氧化行为的影响,揭示该涂层在高温环境中的组织结构变化和氧化机制。方法采用微弧氧化(MAO)技术在Zr-1Nb合金表面制备MAO膜,并借助磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)技术沉积Cr层,组成均匀致密的MAO/Cr复合涂层。采用热重分析仪(TGA)评估二者在1100℃蒸汽环境中的抗氧化性,考察复合涂层在氧化前后的截面结构、金相组织、物相组成、成分深度分布。结果在1100℃蒸汽环境中,当氧化时间从600 s延长至5400 s时,MAO/Cr复合涂层外表面Cr层完全氧化后,Cr/Zr界面附近的Cr_(2)O_(3)通过Zr的还原作用,形成了还原金属Cr层。在还原Cr层中,微量的ZrO_(2)加速了氧原子向锆合金基体内的扩散速度。MAO膜中间层在高温蒸汽环境中出现了溶解现象,ZrO_(2)转变为Zr_(3)O相,但依然减缓了氧原子向锆合金基体内的扩散。同样,在1100℃氩气中高温退火处理后,MAO膜也出现了溶解现象,随着退火时间的延长,更多的氧原子溶解,并进入锆合金基体和金属Cr层。相对于1100℃氩气环境,高温蒸汽环境加速了MAO膜中间层的溶解。结论在1100℃蒸汽环境中,MAO/Cr复合涂层提高了Zr-1Nb合金基体的抗氧化能力。 展开更多
关键词 mao/Cr复合涂层 氧化时间 高温蒸汽氧化 高温退火 微弧氧化膜溶解
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电流脉冲频率对AZ31B镁合金MAO/Ni-P复合膜层的微观组织及耐蚀性能的影响
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作者 卫嘉莉 刘飞 +2 位作者 袁德勇 刘晓鹤 董帅 《表面技术》 北大核心 2025年第15期120-133,共14页
目的探究不同电流脉冲频率对AZ31B镁合金MAO/Ni-P复合膜层的微观组织及其耐蚀性能的影响。方法使用0.5、10、20 kHz不同电流脉冲频率制备MAO膜层,随后在MAO膜层上直接进行化学镀镍处理,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱分析(EDS)... 目的探究不同电流脉冲频率对AZ31B镁合金MAO/Ni-P复合膜层的微观组织及其耐蚀性能的影响。方法使用0.5、10、20 kHz不同电流脉冲频率制备MAO膜层,随后在MAO膜层上直接进行化学镀镍处理,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)等技术,表征了MAO及MAO/Ni-P膜层的表面/截面微观形貌和对应的元素组成分布,通过形貌特征分析镀镍层的形核机制,并采用动电位极化曲线(PD)和电化学阻抗谱(EIS)评估了膜层的耐蚀性能。结果随着频率的增加,MAO膜层上的微孔尺寸逐渐减小,致密度增加,当电流脉冲频率为20 kHz时MAO膜层耐蚀性最好,其腐蚀电流密度为3.51×10^(−7)A/cm^(2)。在不同电流脉冲频率的MAO膜层上进行化学镀镍后,0.5 kHz的MAO/Ni-P膜层的形态最好,其Ni-P膜层厚度为18.5μm。随着MAO电流脉冲频率的升高,后续镀镍层的厚度逐渐降低,20 kHz的镀层厚度仅为8.2μm。电化学测试结果表明,0.5 kHz复合膜层的耐蚀性最好,腐蚀电流密度最低,比单一MAO膜层低1个数量级,为6.53×10^(−8)A/cm^(2)。结论MAO/Ni-P复合膜层的耐蚀性整体高于MAO膜层。提高电流脉冲频率增强了MAO膜层的耐腐蚀性能,但不利于化学镀镍层的形成。0.5 kHz的MAO膜层耐蚀性较差,但其MAO/Ni-P复合膜层的耐蚀性最好。 展开更多
关键词 镁合金 微弧氧化 电流脉冲频率 化学镀镍 mao/Ni-P复合膜层 耐蚀性
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核燃料锆包壳表面微弧氧化及Cr基复合膜高温蒸汽氧化研究进展
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作者 薛文斌 李鑫 +6 位作者 王利娇 柴璐琪 周茜 王兴平 徐驰 金小越 杜建成 《表面技术》 北大核心 2025年第15期1-23,共23页
在反应堆失水事故发生时,锆包壳在高温水蒸气中会发生剧烈氧化,并释放氢气,从而引发严重的氢爆事故。通过Cr涂层能显著提高锆包壳的抗蒸汽氧化能力,涂层表面的Cr2O3膜能够显著抑制氧原子向锆基体扩散。在Cr涂层与Zr基体之间插入微弧氧化... 在反应堆失水事故发生时,锆包壳在高温水蒸气中会发生剧烈氧化,并释放氢气,从而引发严重的氢爆事故。通过Cr涂层能显著提高锆包壳的抗蒸汽氧化能力,涂层表面的Cr2O3膜能够显著抑制氧原子向锆基体扩散。在Cr涂层与Zr基体之间插入微弧氧化(MAO)绝缘中间缓冲层,能够抑制Cr/Zr互扩散,以及避免发生Cr/Zr电偶腐蚀。介绍了锆表面MAO膜及MAO/Cr基复合膜的制备工艺及膜层组织的结构特点,重点总结它们在900~1200℃蒸汽环境中的氧化动力学曲线,以及涂层结构、成分演变规律的研究现状,分析Al、Si合金元素对MAO/Cr基复合膜高温氧化行为的影响,还简要介绍MAO/Cr基复合膜的高能离子辐照效应,最后指出一些问题及后续研究方向。MAO膜及MAO/Cr基复合膜具有良好的抗蒸汽氧化性能,但MAO膜在1100℃以上环境中会失去保护能力,而MAO/Cr基复合膜在1200℃蒸汽环境中仍具有较高的防护性能。MAO绝缘中间层能够抑制Cr、Zr互扩散。将Al、Si合金元素添加到Cr层中,能够进一步提高MAO/Cr复合膜的抗氧化能力,Al2O3和Zr2Si阻挡层的形成分别是MAO/CrAl和MAO/CrAlSi复合膜抗高温氧化能力高的主要原因。 展开更多
关键词 微弧氧化 锆包壳 蒸汽氧化 Cr基复合膜 互扩散
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电参数对AlSn20Cu表面微弧氧化陶瓷层的制备和结合强度的影响
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作者 马春生 张子钰 +4 位作者 于长鑫 刘学 姜波 李霖森 付景国 《表面技术》 北大核心 2025年第11期211-220,242,共11页
目的适应发动机装置高功率密度、高可靠性和轻量化的发展需求,提高发动机滑动轴承的主要原料——铝锡铜合金的表面综合性能,促进铝锡铜合金表面强化处理技术的发展。方法利用控制变量法,探究电源频率、正向占空比对AlSn20Cu表面微弧氧... 目的适应发动机装置高功率密度、高可靠性和轻量化的发展需求,提高发动机滑动轴承的主要原料——铝锡铜合金的表面综合性能,促进铝锡铜合金表面强化处理技术的发展。方法利用控制变量法,探究电源频率、正向占空比对AlSn20Cu表面微弧氧化陶瓷层结合强度的影响,将频率设置为300、600、900、1200、1500 Hz,将正向占空比设置为11%、30%、50%、70%、89%。利用扫描电镜、Image J软件和光学轮廓仪对陶瓷层的微观形貌、厚度、孔隙率、平均孔径、表面粗糙度等进行表征,结合电流变化曲线对陶瓷层生长过程和结合状态进行分析,采用大载荷划痕仪对陶瓷层结合强度进行表征,并进一步利用显微维氏硬度计、X射线衍射仪、X射线法、微纳米力学测试系统等对陶瓷层的表面硬度、物相组成、平均晶粒尺寸、表面应力和弹性模量等指标进行分析。结果通过改变电源频率和占空比,改变脉冲电流单个周期内有效工作总时间(频率升高总时间缩短,占空比升高总时间增加),从而影响陶瓷层的生长过程,进而使得陶瓷层的厚度、表面硬度、表面应力和弹性模量等指标随着反应的剧烈程度呈现相应的升降趋势,最终导致陶瓷层结合强度发生显著变化。结论当频率和占空比达到一定水平时,陶瓷层凭借适合的生长速率、晶粒尺寸、表面应力和弹性模量等表现出良好的结合强度。在电源频率900 Hz、占空比30%下制备得到的陶瓷层具备较高的结合强度。 展开更多
关键词 铝锡铜合金 微弧氧化 频率 占空比 结合强度
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单极性脉冲电流密度对铝合金MAO膜相结构和微结构的影响 被引量:9
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作者 王乃丹 龙北玉 +3 位作者 吴汉华 毕冬梅 汪剑波 李全军 《吉林大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期645-649,共5页
利用微弧氧化(MAO)技术在铝合金表面沉积陶瓷膜,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDS)和显微硬度方法,研究了MAO过程中单极性脉冲电流密度与氧化膜力学性能和化学成分的关系.发现在较高电流密度下制备的陶瓷膜中... 利用微弧氧化(MAO)技术在铝合金表面沉积陶瓷膜,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDS)和显微硬度方法,研究了MAO过程中单极性脉冲电流密度与氧化膜力学性能和化学成分的关系.发现在较高电流密度下制备的陶瓷膜中含有较多的α-A l2O3相,而在较低电流密度下制备的陶瓷膜主要由γ-A l2O3相组成.对陶瓷膜截面上不同厚度处的膜层化学成分分析表明,组成氧化膜的主要物质-αA l2O3和-γA l2O3的比例随深度的变化呈现出复杂的变化规律,这一结果与相关的文献报道有所不同. 展开更多
关键词 铝合金 微弧氧化 显微硬度 单极性脉冲 陶瓷膜
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MAO层厚度对MAO/DLC复合膜层力学性能与摩擦学特性的影响 被引量:6
8
作者 杨巍 汪爱英 +1 位作者 蒋百灵 柯培玲 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期878-883,共6页
借助直流脉冲微弧氧化(MAO)电源,采用恒压模式在AZ80镁合金表面制备四种不同厚度MgO陶瓷层,并以此为基,采用离子束复合磁控溅射技术沉积类金刚石碳(DLC)膜,对比研究了四种膜层体系(MAO-1min/DLC、MAO-3min/DLC、MAO-5min/DLC及MAO-10min... 借助直流脉冲微弧氧化(MAO)电源,采用恒压模式在AZ80镁合金表面制备四种不同厚度MgO陶瓷层,并以此为基,采用离子束复合磁控溅射技术沉积类金刚石碳(DLC)膜,对比研究了四种膜层体系(MAO-1min/DLC、MAO-3min/DLC、MAO-5min/DLC及MAO-10min/DLC)的表面结构特征、力学性能以及摩擦学性能差异。结果表明:随MAO层厚度增加,复合膜层表面微孔的孔径增大,表面粗糙度增加,且表层DLC膜具有颗粒特征,表现为MAO-3min/DLC及MAO-10min/DLC复合膜层具有较高的纳米硬度和弹性模量,且在磨损过程中对应的摩擦系数与磨痕宽度较小,其抗磨损性能优异;各复合膜层体系在磨损过程中摩擦系数均有波动,产生高温氧化,磨痕表面形成了Fe的转移层;MAO层可提高基体对DLC膜的支撑强度,表层DLC膜对磨损界面具有的润滑作用是复合膜层改善镁基体抗磨损性能之原因所在。 展开更多
关键词 镁合金 微弧氧化 厚度 类金刚石碳膜 性能
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DLC膜厚度对镁基表面DLC/MAO复合膜层性能的影响 被引量:1
9
作者 杨巍 汪爱英 +2 位作者 柯培玲 代伟 张学谦 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期94-98,共5页
采用线性离子束沉积技术于AZ80镁合金微弧氧化(MAO)陶瓷层表面沉积不同厚度的类金刚石碳(DLC)膜,形成DLC/MAO复合膜层。对比研究4种膜基系统的表面结构特征、力学性能以及摩擦学性能差异。结果表明:随DLC膜厚度增加,复合膜层表面微孔数... 采用线性离子束沉积技术于AZ80镁合金微弧氧化(MAO)陶瓷层表面沉积不同厚度的类金刚石碳(DLC)膜,形成DLC/MAO复合膜层。对比研究4种膜基系统的表面结构特征、力学性能以及摩擦学性能差异。结果表明:随DLC膜厚度增加,复合膜层表面微孔数量减少,孔径减小,但凹凸不平趋势增加,且DLC膜表面颗粒特征更加明显,表现为DLC-80min/MAO/AZ80膜基系统具有最小的表面粗糙度,最大的硬度H、弹性模量E及H/E值;不同厚度DLC/MAO/AZ80膜基系统平均摩擦因数较MAO/AZ80显著降低;DLC膜厚度增加导致3种复合膜基系统的表面微观结构改变,使得摩擦因数与磨痕形貌存在差异;各膜基系统表面磨痕处均形成了Fe的转移层,由于表层DLC膜"裸露"的大量C对磨损界面具有很好的润滑作用,而使得镁合金基体获得有效保护。 展开更多
关键词 镁合金 微弧氧化 类金刚石碳膜 微观结构 性能
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建筑用2524铝合金表面Al2O3/MAO膜组织及摩擦性能分析 被引量:1
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作者 张照方 张雷顺 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期599-603,共5页
选择微弧氧化工艺并将氧化铝颗粒添加到电解液内,在建筑用22524铝合金基体上制得的微弧氧化膜。并通过实验测试的方式分析其组织及摩擦性能。研究结果表明:加入Al2O3能够使氧化膜内形成更多的陶瓷氧化物,可以获得更加致密的氧化膜组织。... 选择微弧氧化工艺并将氧化铝颗粒添加到电解液内,在建筑用22524铝合金基体上制得的微弧氧化膜。并通过实验测试的方式分析其组织及摩擦性能。研究结果表明:加入Al2O3能够使氧化膜内形成更多的陶瓷氧化物,可以获得更加致密的氧化膜组织。在MAO膜内加入Al2O3颗粒后含有O、Ti、Al、Si,Al2O3对电解液的微弧氧化过程发挥着关键作用。在加入Al2O3颗粒MAO膜厚度更大,提高MAO膜的致密度,产生更厚的致密组织。采用微弧氧化处理可以获得更大的硬度,其中硬度最大的是Al2O3加入量3 g/L试样。加入Al2O3的MAO膜形成了宽度较小的磨痕,也没有出现沟壑,只发生了较轻程度的磨损,经过磨损处理后,试样表面区域并未产生显著区别。 展开更多
关键词 A2O3颗粒 微弧氧化 2524铝合金 摩擦系数 显微硬度 耐磨性
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SiCp/A356材料MAO膜与合成材料摩擦副的摩擦稳定性研究
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作者 杨智勇 臧家俊 +2 位作者 韩超 李卫京 李志强 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期45-52,共8页
研究SiCp/A356材料微弧氧化(MAO)膜与合成材料摩擦副在制动温升和干湿摩擦条件下的膜层稳定性及摩擦特性,为解决SiCp/A356材料制动盘表面划伤问题及提高SiCp/A356材料制动盘与合成材料闸片在潮湿工况下的制动可靠性提供技术支撑和理论... 研究SiCp/A356材料微弧氧化(MAO)膜与合成材料摩擦副在制动温升和干湿摩擦条件下的膜层稳定性及摩擦特性,为解决SiCp/A356材料制动盘表面划伤问题及提高SiCp/A356材料制动盘与合成材料闸片在潮湿工况下的制动可靠性提供技术支撑和理论依据。通过SiCp/A356材料MAO膜的热震试验,研究了膜厚对膜层稳定性的影响,采用盘环摩擦试验,研究了SiCp/A356材料MAO膜与合成材料摩擦副在干燥和潮湿工况下的摩擦稳定性及磨损机理。随着MAO膜厚度的增加,膜层热震性能变差,升高热震温度会缩短膜层寿命,40μm厚的MAO膜在正常制动服役温升下具有良好的热震性能。在干燥工况下,MAO膜提高了SiCp/A356材料与合成材料摩擦副间的摩擦稳定性,MAO膜与合成材料的摩擦最终演变成第三体与合成材料的摩擦,并伴有第三体的粘着磨损与轻微磨粒磨损。在潮湿工况下,MAO膜可显著提高SiCp/A356材料与合成材料摩擦副间的摩擦系数(>0.3)和摩擦稳定性,MAO膜与合成材料间主要发生两体摩擦,合成材料磨损以磨粒磨损为主,MAO膜可有效保护SiCp/A356材料基体。MAO膜用于SiCp/A356材料与合成材料摩擦副具有较好的膜层稳定性并能改善摩擦副在潮湿工况下的摩擦性能。 展开更多
关键词 SiCp/A356材料 mao 热震 摩擦稳定性 磨损机理
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石墨烯浓度对AZ31镁合金车板表面MAO涂层组织演变的影响 被引量:3
12
作者 李雪珂 吴华 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期495-499,共5页
通过超声分散获得石墨烯分散液,添加到锆盐体系电解液中,采用微弧氧化技术,在AZ31镁合金表面制备微弧氧化膜。采用扫描电镜、能谱仪对MAO涂层微观结构进行分析,采用X射线衍射对MAO涂层物相组成进行分析,采用电化学工作站测量MAO涂层在3.... 通过超声分散获得石墨烯分散液,添加到锆盐体系电解液中,采用微弧氧化技术,在AZ31镁合金表面制备微弧氧化膜。采用扫描电镜、能谱仪对MAO涂层微观结构进行分析,采用X射线衍射对MAO涂层物相组成进行分析,采用电化学工作站测量MAO涂层在3.5%NaCl溶液中的极化曲线,并对其耐蚀性进行分析。结果随着石墨烯浓度增加,MAO涂层微孔中的C含量先增加后减小,微孔外的C含量增加,MAO涂层表面孔径和粗糙度先减小后增加,孔隙率增加,厚度几乎没有变化。并且石墨烯浓度对MAO涂层相成分没有影响,主要相组成为ZrO2、Mg2Zr5O12与MgO。 展开更多
关键词 镁合金 微弧氧化 mao涂层 石墨烯
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电压对15%SiC_(p)/2009铝基复合材料微弧放电析出气体成分的影响
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作者 廖燚钊 王兴平 +2 位作者 万旭敏 杜建成 薛文斌 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1529-1540,共12页
在硅酸盐溶液中,对15%SiC_(p)/2009铝基复合材料进行不同电压下的微弧氧化试验。通过分析微弧放电过程中复合材料析出气体的组成,评估电压对阳极析出气体成分的影响,并阐释其产生机制。结果表明:不同电压下阳极析出的气体均由H_(2)、O_... 在硅酸盐溶液中,对15%SiC_(p)/2009铝基复合材料进行不同电压下的微弧氧化试验。通过分析微弧放电过程中复合材料析出气体的组成,评估电压对阳极析出气体成分的影响,并阐释其产生机制。结果表明:不同电压下阳极析出的气体均由H_(2)、O_(2)及少量CO组成,不同于传统电化学理论认为的阳极析出氧气。在360~440 V范围内,随着电压的升高,放电火花强度增大,微弧氧化膜生长速率加快,H_(2)含量随之增加,O_(2)含量相应降低;电压超过440 V后,H_(2)含量约为80%(体积分数),O_(2)含量约为20%,两者含量保持稳定。阳极火花放电区水热分解释放大量H_(2)和O_(2),且放电越剧烈,水分解量越多。放电区中铝和水氧化反应及高能电子轰击电离水分子也是过量H_(2)析出的重要原因。此外,SiC增强体参与成膜过程,并在放电区高温环境中被氧化,生成了少量的CO气体。 展开更多
关键词 微弧氧化 铝基复合材料 碳化硅增强体 气体析出 气相色谱
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纳米镍颗粒改性钛合金微弧氧化膜的摩擦性能 被引量:1
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作者 唐明奇 禹业帅 +6 位作者 辛畅 冯在强 周波 蒋正权 王峰 谢屹鹏 闫镇威 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期94-102,共9页
目的基于微弧成膜机制形成的类陶瓷氧化膜层中存在大量孔洞、裂纹和凸起,使得膜层的致密性和耐磨性不够理想。通过在钛合金微弧氧化膜中引入镍,从而改善膜层的组织结构,提高膜层的抗磨性能。方法利用不同含量纳米镍颗粒的碱性电解液,在... 目的基于微弧成膜机制形成的类陶瓷氧化膜层中存在大量孔洞、裂纹和凸起,使得膜层的致密性和耐磨性不够理想。通过在钛合金微弧氧化膜中引入镍,从而改善膜层的组织结构,提高膜层的抗磨性能。方法利用不同含量纳米镍颗粒的碱性电解液,在TC4钛合金表面制备微弧氧化膜层。利用SEM、EDS、XRD、XPS对微弧氧化膜层的微观结构、截面形貌、相组成和元素组成进行分析,采用显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机检测膜层的硬度和摩擦学性能。结果纳米镍颗粒的引入,使得微弧氧化膜的厚度增加,提高了膜层的致密性。当纳米镍颗粒的加入量(质量浓度)为2 g/L,且微弧氧化时间为45 min时,膜层表面微孔分布均匀,凸起和微裂纹较少。微弧氧化膜主要由金红石相和锐钛矿相组成,进入膜层的Ni主要以NiO的形式存在。在添加2 g/L纳米镍颗粒、微弧氧化时间为45 min时,制备的膜层硬度为452HV,抗磨性能表现最好,其摩擦因数一直稳定在0.75左右,抗磨性能相较于基础膜层提升了约67%。结论适当加入纳米镍颗粒及采用合理的微弧氧化时间能够减少膜层的微孔和微裂纹,进一步提高膜层的硬度和抗磨性能。 展开更多
关键词 钛合金 微弧氧化 纳米镍颗粒 膜层 摩擦性能
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超细晶钛基聚多巴胺/羟基磷灰石复合涂层的研究
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作者 姜雨聪 迟艳侠 《中国生物医学工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期764-768,共5页
在超细晶钛基表面制备性能优异聚多巴胺/羟基磷灰石(PDA/HA)的复合涂层,并获得最佳聚多巴胺浓度。通过氧化自聚合法及微弧氧化法在超细晶钛基表面成功制备不同聚多巴胺浓度(1、2、3、4、5 mg/mL)的PDA/HA复合涂层作为实验组,对照组采用... 在超细晶钛基表面制备性能优异聚多巴胺/羟基磷灰石(PDA/HA)的复合涂层,并获得最佳聚多巴胺浓度。通过氧化自聚合法及微弧氧化法在超细晶钛基表面成功制备不同聚多巴胺浓度(1、2、3、4、5 mg/mL)的PDA/HA复合涂层作为实验组,对照组采用微弧氧化法制备超细晶钛基羟基磷灰石涂层,记作0 mg/mL PDA/HA。借助SEM、EDS、XRD、自动划痕仪、接触角测量仪对复合涂层微观形貌、元素组成、晶相结构、结合力、亲水性进行表征检测,CCK-8法检测细胞增殖能力,溶血实验检测体外血液相容性。SEM结果对照组涂层表面微孔大小均匀一致,实验组复合涂层表面微孔孔径与对照组相比变小,孔隙数量增多。EDS和XRD说明复合涂层涂覆成功。亲水性结果表明,与对照组相比实验组亲水性有了显著提升,其中2 mg/mL PDA/HA复合涂层亲水性最为显著,接触角为20.37°±1.88°。复合涂层的结合力随着PDA浓度增加表现为先增加后递减的趋势,PDA浓度为2 mg/mL结合力最强为(15.60±0.20)N,与对照组结合力(9.50±0.46)N相比增加。细胞培养5 d,2 mg/mL PDA/HA组的OD值最高(P<0.05),更有利于促进细胞的增殖。溶血实验实验组和对照组溶血率均小于国际溶血标准5%,无体外溶血。PDA增强羟基磷灰石与超细晶钛结合力,PDA浓度为2 mg/mL时复合涂层结合力最强,且相对具有更加优异的生物学性能。 展开更多
关键词 超细晶钛 羟基磷灰石 聚多巴胺 微弧氧化
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金属微弧氧化功能陶瓷涂层设计制备与使役性能研究进展 被引量:45
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作者 王亚明 邹永纯 +5 位作者 王树棋 陈国梁 欧阳家虎 魏大庆 贾德昌 周玉 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期20-45,共26页
从微弧氧化技术的基本原理、功能陶瓷涂层设计制备与使役性能角度综述了最新的研究进展:介绍了微弧氧化涂层的生长过程与形成机理;讨论了关键工艺参数(电解液组成、电参数)及金属基体成分对涂层生长及膜基结合强度的影响;基于抗磨减摩... 从微弧氧化技术的基本原理、功能陶瓷涂层设计制备与使役性能角度综述了最新的研究进展:介绍了微弧氧化涂层的生长过程与形成机理;讨论了关键工艺参数(电解液组成、电参数)及金属基体成分对涂层生长及膜基结合强度的影响;基于抗磨减摩、耐腐蚀、热防护、热控、介电绝缘、催化、生物等特殊功能化需求,探讨了涂层成分/结构设计,以及如何控制工艺/组成/结构获取高性能功能化涂层。最后,指出了微弧氧化技术面临的挑战,并从基础理论、涂层工艺和工程应用等方面展望了其未来的发展方向。 展开更多
关键词 微弧氧化 功能化涂层 抗磨减摩 耐腐蚀 热防护 介电 催化
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氧化时间对钛合金钻杆微弧氧化膜层结构和性能的影响 被引量:8
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作者 陈孝文 李仁仆 +6 位作者 张德芬 唐瑜 陈文贤 邹波 蒋丽 梁晟 施太和 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第A01期489-492,518,共5页
采用脉冲直流微弧氧化方法在钛合金钻杆表面制备了不同氧化时间下的TiO_2陶瓷膜层,用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、球盘摩擦试验机及电化学工作站等分析了膜层的形貌、结构、组成以及膜层的硬度、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明... 采用脉冲直流微弧氧化方法在钛合金钻杆表面制备了不同氧化时间下的TiO_2陶瓷膜层,用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、球盘摩擦试验机及电化学工作站等分析了膜层的形貌、结构、组成以及膜层的硬度、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明,随着氧化时间的延长,膜层的厚度增加,但膜层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性先增加后降低。经不同氧化时间处理后,膜层的相结构主要由金红石型TiO_2和锐钛矿型TiO_2组成,此外还含有少量的Al2TiO5晶体和SiO_2非晶态。微观形貌分析表明,随着氧化时间延长,膜层表面粗糙度延长。在本实验条件下,当氧化时间为40min时,微弧氧化膜层的综合性能较好。 展开更多
关键词 钛合金钻杆 微弧氧化 氧化时间 结构 性能
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TC4钛合金表面交流微弧氧化膜研究 被引量:32
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作者 薛文斌 王超 +1 位作者 邓志威 林志 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期326-331,共6页
在铝酸盐溶液中,采用交流微弧氧化方法在TC4钛合金表面制备出氧化物陶瓷膜.使用显微力学探针测定了膜的硬度和弹性模量分布,并探讨了微弧放电对氧化膜和钛合金基体组织、性能的影响.结果表明,钛合金表面经微弧氧化处理后,膜/... 在铝酸盐溶液中,采用交流微弧氧化方法在TC4钛合金表面制备出氧化物陶瓷膜.使用显微力学探针测定了膜的硬度和弹性模量分布,并探讨了微弧放电对氧化膜和钛合金基体组织、性能的影响.结果表明,钛合金表面经微弧氧化处理后,膜/金属界面附近钛合金基体显微组织保持不变,基体上也不存在硬化区.另外,来自溶液氧原子没有扩散进入未氧化的钛合金基体.氧化膜的显微硬度和弹性模量分布有相似的变化规律.从膜表层到膜内部,硬度和弹性模量逐渐增加.靠近钛/膜界面附近时达到最大值。分别为13和230GPa膜不同深度处TiO2金红石和TiAl2O5尖晶石相的相对含量变化决定了硬度和弹性模量分布. 展开更多
关键词 微弧氧化 钛合金 弹性模量 显微硬度 氧化物陶瓷膜
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电参数对Ti6Al4V合金微弧氧化陶瓷膜结构特性的影响 被引量:50
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作者 王亚明 蒋百灵 +2 位作者 雷廷权 郭立新 曹跃平 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期1325-1330,共6页
采用交流微弧氧化法于Na_2SiO_3-KOH-(NaPO_3)_6。溶液中在Ti_6A14V表面形成了氧化物陶瓷膜.研究了微弧氧化电压与频率对陶瓷膜的生长速率、组织形貌和相组成的影响.结果表明:随电压的升高或频率的减小,膜层的生长速率增加,膜层的表面... 采用交流微弧氧化法于Na_2SiO_3-KOH-(NaPO_3)_6。溶液中在Ti_6A14V表面形成了氧化物陶瓷膜.研究了微弧氧化电压与频率对陶瓷膜的生长速率、组织形貌和相组成的影响.结果表明:随电压的升高或频率的减小,膜层的生长速率增加,膜层的表面质量变得粗糙.相对致密均匀的膜层主要由TiO_2(锐钛矿相及金红石相)相组成,电压与频率电参数影响膜层的相组成,随电压的升高和频率的减小,膜层中锐钛矿相TiO_2的相对含量减小,金红石相TiO_2的相对含量增加,并成为主晶相. 展开更多
关键词 钛合金 微弧氧化 电参数 组织结构
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Ti-6Al-4V在NaAlO_2溶液中微弧氧化陶瓷膜的组织结构研究 被引量:47
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作者 薛文斌 邓志威 +2 位作者 李永良 陈如意 张通和 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 2000年第3期41-45,共5页
利用交流微弧氧化方法在NaAlO2 溶液中在Ti- 6Al- 4V合金表面制备出氧化物陶瓷膜 ,用扫描电镜及能谱仪研究了陶瓷膜的形貌、组织和Ti、Al、O元素的分布 ,并用X射线衍射分析了陶瓷膜的相组成 .所制备的陶瓷膜与基体界面结合良好 ,膜厚约 ... 利用交流微弧氧化方法在NaAlO2 溶液中在Ti- 6Al- 4V合金表面制备出氧化物陶瓷膜 ,用扫描电镜及能谱仪研究了陶瓷膜的形貌、组织和Ti、Al、O元素的分布 ,并用X射线衍射分析了陶瓷膜的相组成 .所制备的陶瓷膜与基体界面结合良好 ,膜厚约 5 0微米 ,分为内外两层 .外层膜由大量TiAl2 O5相及少量金红石型TiO2 相组成 .内层膜的TiAl2 O5相含量显著降低 ,金红石则成为主体相 ,同时还发现少量TiO1.9相 .这些相都是由微弧区熔融物快速冷却形成的 .微弧区高温高压过程没有改变膜 /基体界面附近的合金基体组织 . 展开更多
关键词 微弧氧化 钛合金 组织结构 陶瓷膜 表面处理
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