铝合金表面耐磨减摩微弧氧化陶瓷膜层的制备与摩擦学性能研究

【摘要】铝合金由于它密度小,强度重量比大,耐腐蚀性强等优越性能,在机械工业,尤其是航空航天和交通运输工业等具有广阔的应用前景。然而它硬度小,摩擦学性能差等特点大大地限制了它的应用范围。采用微弧氧化技术在铝合金表面可生成高硬度的氧化物陶瓷膜层,从而极大地改善了铝合金的摩擦学性能。本文针对铝合金表面微弧氧化膜层摩擦学性能的不足,开展了其耐磨性能以及减摩性能的可控制备研究。1.首先,从研究负电压的影响入手,实现了耐磨膜层的可控制备。通过调节微弧氧化时间,在不同的负电压下,在铝合金表面制备出了相同厚度的氧化膜。用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD)和摩擦试验机分别评价了膜层的结构,元素含量,物相组成和摩擦学性能。结果表明：负电压对氧化膜的结构致密性具有重要影响,负电压升高使膜层的结构更致密,而膜层的耐磨性能与其致密性直接相关。因此,在较高负电压下获得的膜层具有更好的耐磨性能。2.其次,通过在电解液中加入亚微米级的石墨微粒,并采用阶段性恒电压氧化的方法在铝合金表面制备了含石墨的微弧氧化减摩复合膜层。用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和摩擦试验机分别评价了膜层的结构,成分和摩擦学性能。结果表明：在电解液中加入石墨微粒并采用阶段性恒压的方法能够制备出含石墨的微弧氧化复合膜层,进入到膜层中的石墨微粒能够起到一定的润滑作用,将所得膜层的摩擦系数从0.6左右降到了0.4左右。3.最后,通过在微弧氧化过程中引入超声波制备含石墨的复合膜层,进一步优化了减摩膜层的摩擦学性能。用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和摩擦试验机分别评价了膜层的结构,成分和摩擦学性能。结果表明：在微弧氧化过程中超声波的引入能够更好地分散石墨微粒,改善电解液的微循环,促进石墨微粒的扩散和渗透,从而得到了更致密,石墨分布更均匀的复合膜层,膜层的摩擦系数进一步降低到了0.3左右,其抗磨性能也相应提高。
【作者】李青彪；
【导师】王青；
【作者基本信息】兰州理工大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】微弧氧化；铝合金；陶瓷膜层；摩擦学性能；

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