鋁合金活塞在服役過程中工作環(huán)境惡劣,不但要承受高溫高壓,而且要克服摩擦磨損以及強(qiáng)腐蝕等條件。然而鋁合金表面硬度低、易磨損、耐腐蝕性差等缺陷限制了鋁合金活塞的進(jìn)一步應(yīng)用。因此,對(duì)鋁合金活塞表面進(jìn)行強(qiáng)化處理,對(duì)于提高柴油機(jī)缸套-活塞組件的可靠性具有非常重要的意義。通過微弧氧化技術(shù)可以在鋁合金表面原位生長(zhǎng)一層具有硬度高、耐磨損、耐腐蝕等性能的陶瓷層,在電解液中添加蛇紋石微納米顆粒,有望制得具有自修復(fù)功能的復(fù)合陶瓷層。為此,本文在鋁合金活塞制造材料（高硅鑄造鋁合金）ZL109鋁合金表面制備蛇紋石復(fù)合微弧氧化陶瓷膜層。首先,優(yōu)化制備蛇紋石復(fù)合微弧氧化陶瓷膜層的工藝參數(shù)。然后,探究蛇紋石對(duì)微弧氧化陶瓷膜層結(jié)構(gòu)、成分和性能的影響。最后,采用蛇紋石復(fù)合微弧氧化陶瓷膜層與鑄鐵摩擦副進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn),探究蛇紋石復(fù)合微弧氧化陶瓷膜層對(duì)鐵基金屬摩擦副的自修復(fù)性能。結(jié)果顯示:本文試驗(yàn)條件下,制備蛇紋石復(fù)合微弧氧化陶瓷膜層優(yōu)化后的工藝參數(shù)為,電解液成分及濃度:Na2SiO310g/L,（NaPO3）6 30 g/L,KOH5g/L;電參數(shù):單向恒流模式,正向電流8 A,頻率500 Hz,占空比20%;蛇紋石添加濃... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

圖２．２蛇紋ＴＴ微納米顆粒粒度??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ?ｍｉｃｒｏ－ｎａｎｏ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??

??本論文試驗(yàn)所用微弧氧化裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖２．３所示。該系統(tǒng)由微弧氧化電源、??不銹鋼電解槽、攪拌裝置、電解液冷卻系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備組成。其中微弧氧化??電源采用由哈爾濱工業(yè)大學(xué)自行研制的ＷＨＤ－２０型雙極性微弧氧化脈沖電源。該??電源采用自動(dòng)觸摸式操作平臺(tái)，方便調(diào)節(jié)和設(shè)置各種電參數(shù)，可選擇恒壓、恒流??和恒功率等多種模式進(jìn)行試驗(yàn)。正向電壓和電流、負(fù)向電壓和電流、頻率、正向??脈沖寬度、負(fù)向脈沖寬度及試驗(yàn)時(shí)間均可獨(dú)立調(diào)節(jié)，并且可進(jìn)行分段參數(shù)設(shè)置。??實(shí)驗(yàn)中用到的其他測(cè)量?jī)x器儀表見表２．３。??２．?２．?２試驗(yàn)方案???１?試樣預(yù)處：Ｂｊ￣１??〔?微弧氧化??１?配置電解液?１??ｒｉ?丨?、式驗(yàn)?１??＾??ｊ?電解液?］??優(yōu)化工藝參數(shù)ｊ?１?電參數(shù)?１???１微納米顆粒濃度｜???１?厚度?￣￣￣１??＼／??１?粗糙浚?￣｜??／？?＼??１?表面形貌??結(jié)構(gòu)和性能分析??．．＝?＾??Ｖ?１成分和柄組成｜??－Ｉ??１?耐腐蝕性能￣￣￣１???１?耐磨損性能?Ｉ??Ｏ?丨…」?????１摩擦磨損試ｉ￣￣｜??驗(yàn)證自修？?）?１?測(cè)試分析￣￣￣１???１?表征自修貨￣￣??圖２．４試驗(yàn)路線結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?２．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ?ｒｏｕｔｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??本論文試驗(yàn)采用微弧氧化技術(shù)，在未添加和添加蛇紋石微納米顆粒的電解液??中，以鋁合金試樣為陽極不銹鋼電解槽為陰極進(jìn)行試驗(yàn)，在ＺＬ１０９鋁合金表而原??位生長(zhǎng)陶瓷層。首先在不Ｎ電源模式下

??量明顯減少但孔徑增大，并且膜層表面粘附了大量顆粒（如圖３．２?（ｂ）和圖３．２?（ｃ）??中箭頭所示）。??ｍｕｍ??ａ）雙向恒壓?ｂ）單向恒壓?Ｃ）單向恒流??圖３．?２不同電源模式下添加１０?ｇ／Ｌ蛇紋石微納米顆粒制得的微弧氧化膜層的表面形貌??Ｆｉｇ．?３．２?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ?ｏｆ?ＭＡＯ?ｃｏａｔｉｎｇｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｗｉｔｈ?１０?ｇ／Ｌ?ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ?ｍｉｃｒｏ??ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍｏｄｅｓ??圖３．３為上述３種模式下制得的微弧氧化膜層對(duì)應(yīng)的能譜圖。從圖屮可以發(fā)現(xiàn)??笮向恒壓和單向恒流模式下制得的微弧氧化膜層能譜圖中，Ｍｇ和Ｓｉ元素的質(zhì)量??百分?jǐn)?shù)明顯高于雙向恒壓模式下制得的微弧氧化膜層。說明單向恒壓和單向恒流??模式下制得的微弧氧化膜層的蛇紋石含量明顯高于雙向恒壓模式下制得的微弧氧??化膜層。由此可以推斷單向恒壓和單向恒流模式下制得的微弧氧化膜層表面粘附??的顆粒ＫＴ能為蛇紋石顆粒。??０???????６???６????：?廠ｒ?＝?：?Ｉ?｜＇ｒ?＝?：?ｆ?，＝??Ｉ?Ｓ，?７?２９?１??１〇＾５

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本文編號(hào)：3319587