不同粒度Al粉對純鈦復(fù)合微弧氧化膜結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和抗氧化性能的影響.pdf

1、本文通過向電解液（Na2SiO36g/L，NaOH0.5g/L，(NaPO3)65g/L）中添加不同粒度的Al粉制備出純鈦復(fù)合微弧氧化膜層，通過掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)、顯微硬度計(jì)、電子天平，對純鈦復(fù)合微弧氧化膜層磨損前后的微觀結(jié)構(gòu)、組成成分、磨損失重以及高溫氧化前后的微觀結(jié)構(gòu)、組成成分、氧化增重、膜層硬度，進(jìn)行觀察和分析。研究不同粒度Al粉對純鈦復(fù)合微弧氧化膜微觀結(jié)構(gòu)，膜層硬度，耐磨性能，高溫抗氧化

2、性能的影響。
　　主要的工藝和實(shí)驗(yàn)條件如下，在固定工藝參數(shù)電流密度4.2A/dm2，電解液為Na2SiO36g/L，NaOH0.5g/L，(NaPO3)65g/L的條件下，在分別添加納米Al粉、微米Al粉、200目Al粉的電解液中制備純鈦復(fù)合微弧氧化膜層，三種Al粉尺寸分別是50nm、10μm、74μm。在載荷3.1N，對磨時(shí)間20min的條件下使用磨損試驗(yàn)機(jī)分別對膜層進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)；在溫度750oC，氧化時(shí)間100h的條件下使

3、用高溫氧化爐對膜層進(jìn)行高溫抗氧化試驗(yàn)。研究結(jié)果表明：
　?。?）隨著電解液中納米Al粉含量從0g/L增加到5g/L，微弧氧化終止電壓從448V增加到528V，微弧氧化膜層表面的微孔減少，致密性提高，厚度也越大，氧化膜的硬度從811HV升高到1368HV。摩擦磨損系數(shù)減小，摩擦系數(shù)從0.6減小至0.38，其中當(dāng)納米Al粉含量為5g/L時(shí)摩擦系數(shù)最?。桓邷匮趸鲋卮蠓葴p小，從2.8mg/cm2減小至0.2mg/cm2，表面形貌沒有發(fā)

4、生很大的改變。
　　（2）隨著電解液中添加微米Al粉含量從0g/L增加到5g/L，微弧氧化終止電壓從448V增加到472V，膜層表面有較多的微凸體，使表面粗糙度增大。膜層厚度增大，膜內(nèi)存在較多孔洞，氧化膜硬度從811HV增大到920HV。當(dāng)微米Al粉含量為1g/L時(shí)，摩擦系數(shù)最小，由0.6減小至0.5，當(dāng)Al粉含量較高時(shí)，磨損表面有較明顯的裂紋及斷裂片，磨損質(zhì)量整體呈增大趨勢，Al粉含量為5g/L時(shí)，磨損質(zhì)量由1.0mg增大至1.

5、4mg。當(dāng)微米Al粉含量為1g/L時(shí)，高溫氧化增重從2.8mg/cm2減小至2.3mg/cm2，氧化增重變化不大，繼續(xù)增加Al粉含量，高溫氧化后膜層發(fā)生嚴(yán)重剝落，未剝落的氧化表面出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，表現(xiàn)為有尺寸較大的氧化形貌。
　?。?）隨著電解液中200目Al粉含量從0g/L增加到5g/L，微弧氧化終止電壓從448V增加到467V，膜層表面形成許多蘑菇狀的突起，微弧氧化膜的厚度增大但膜層疏松多孔。隨著Al粉含量的增加膜層硬度先增大后減

6、小，200目Al粉含量為3g/L時(shí)膜層硬度值最大，為1067HV。低含量的Al粉的添加使微弧氧化膜摩擦磨損系數(shù)減小，含量高的摩擦系數(shù)增大，當(dāng)200目Al粉含量為1g/L時(shí)，摩擦系數(shù)由0.6減小至0.5左右，Al粉含量為3g/L和5g/L時(shí)，摩擦系數(shù)為0.6左右。磨損表面存在較明顯的裂紋。添加200目Al粉后磨損質(zhì)量減小，Al粉為1g/L時(shí)氧化膜磨損質(zhì)量最小，為0.6mg。Al粉含量為3g/L時(shí)高溫氧化增重最小，由2.8mg/cm2減小至