鎂基材料微弧氧化涂層的組織性能與生長(zhǎng)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(cè)微弧氧化涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)；通過(guò)電化學(xué)試驗(yàn)和浸泡腐蝕試驗(yàn)評(píng)價(jià)微弧氧化涂層的耐腐蝕性能及腐蝕行為；對(duì)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(cè)試，并通過(guò)拉伸試驗(yàn)考察微弧氧化處理對(duì)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(zhǎng)過(guò)

2、程，揭示不同類型的第二相對(duì)鎂合金和鎂基復(fù)合材料微弧氧化行為的影響機(jī)制。
　　對(duì)微弧氧化涂層的組織結(jié)構(gòu)觀測(cè)表明：電參數(shù)通過(guò)改變施加在基底材料上的能量密度來(lái)影響涂層的生長(zhǎng)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(shì)和相近的起弧時(shí)間，而SiCw/AZ91復(fù)合材料的電壓演變趨勢(shì)不理想，起弧時(shí)間偏長(zhǎng)，涂層相對(duì)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(huì)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(duì)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^(guò)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(jī)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(shí)盡可能避免或減小對(duì)鎂基材料機(jī)械性能的破壞。
　　通過(guò)對(duì)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(qiáng)

5、相對(duì)鎂合金和鎂基復(fù)合材料微弧氧化涂層形成過(guò)程的影響機(jī)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(huì)抑制微弧氧化涂層的生長(zhǎng)；電絕緣性能良好的Al18B4O33晶須不會(huì)阻礙Al18B4O33w/AZ91復(fù)合材料微弧氧化涂層的生長(zhǎng)；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(zhǎng)，SiC晶須在微弧氧化過(guò)程中發(fā)生氧化；導(dǎo)電性能良好的