鎂基材料微弧氧化涂層的組織性能與生長行為研究.pdf

1、本文以提高鎂基材料的耐腐蝕性能為主要目的，采用微弧氧化表面處理技術(shù)在AZ91合金、Al18B4O33w/AZ91復(fù)合材料、SiCw/AZ91復(fù)合材料表面制備涂層。利用SEM、XRD、XPS等方法觀測微弧氧化涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)；通過電化學(xué)試驗和浸泡腐蝕試驗評價微弧氧化涂層的耐腐蝕性能及腐蝕行為；對微弧氧化涂層的彈性模量、硬度、摩擦學(xué)行為進(jìn)行分析測試，并通過拉伸試驗考察微弧氧化處理對鎂基材料力學(xué)性能的影響規(guī)律。研究微弧氧化涂層的形成與生長過

2、程，揭示不同類型的第二相對鎂合金和鎂基復(fù)合材料微弧氧化行為的影響機制。
　　對微弧氧化涂層的組織結(jié)構(gòu)觀測表明：電參數(shù)通過改變施加在基底材料上的能量密度來影響涂層的生長速度和組織結(jié)構(gòu)；不同的鎂基材料呈現(xiàn)出不同的微弧氧化行為和不同的涂層組織結(jié)構(gòu)。Al18B4O33w/AZ91復(fù)合材料具有與AZ91合金相似的電壓演變趨勢和相近的起弧時間，而SiCw/AZ91復(fù)合材料的電壓演變趨勢不理想，起弧時間偏長，涂層相對粗糙。鎂基材料的微弧氧化涂層

3、均以晶態(tài)的MgO相為主要組成相，但是電解液成分和基底材料成分都會影響涂層的相組成。
　　微弧氧化處理能夠大幅度提高鎂基材料的耐腐蝕性能，調(diào)整電參數(shù)和電解液成分改變涂層的厚度和組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響涂層的耐腐蝕性能。在電化學(xué)加速腐蝕和浸泡腐蝕條件下，AZ91合金、Al18B4O33w/AZ91復(fù)合材料和SiCw/AZ91復(fù)合材料的微弧氧化涂層分別表現(xiàn)出不同的腐蝕行為。
　　微弧氧化涂層的彈性模量和硬度均遠(yuǎn)大于對應(yīng)鎂基材料的彈性模量

4、和硬度。微弧氧化處理顯著提高了鎂基材料的耐磨性，微弧氧化涂層在與GCr15鋼球?qū)δサ倪^程中發(fā)生磨粒磨損和粘著磨損，但AZ91合金、Al18B4O33w/AZ91復(fù)合材料和SiCw/AZ91復(fù)合材料的微弧氧化涂層由于具有不同的微觀組織結(jié)構(gòu)特征而表現(xiàn)出不同的磨損機制。合理選擇電參數(shù)可以使微弧氧化處理在滿足表面防護(hù)要求的同時盡可能避免或減小對鎂基材料機械性能的破壞。
　　通過對比分析各種鎂基材料的微弧氧化行為發(fā)現(xiàn)，不同性質(zhì)的析出相或增強

5、相對鎂合金和鎂基復(fù)合材料微弧氧化涂層形成過程的影響機制不同。AZ91合金中的Mg17Al12相與Mg-Si合金中的Mg2Si相本身能夠形成阻擋層，因而不會抑制微弧氧化涂層的生長；電絕緣性能良好的Al18B4O33晶須不會阻礙Al18B4O33w/AZ91復(fù)合材料微弧氧化涂層的生長；SiC晶須卻由于具有一定的導(dǎo)電性而破壞了阻擋層的完整性，延緩了SiCw/AZ91復(fù)合材料微弧氧化涂層的生長，SiC晶須在微弧氧化過程中發(fā)生氧化；導(dǎo)電性能良好的