微弧氧化由陽極氧化發(fā)展而來,該方法所獲得的氧化膜層具有較強的耐腐蝕、耐摩擦磨損與絕緣性能,因此具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,微弧氧化過程極為復(fù)雜,至今未有一個公認的模型可以完整解釋微弧氧化成膜過程,微弧氧化的成膜機理仍需進一步研究。因此,本文以7075鋁合金為研究對象,基于有限元法對其微弧氧化過程進行了機理研究。利用多物理場仿真軟件COMSOL Multiphysics的電化學(xué)模塊對7075鋁合金微弧氧化成膜過程進行了數(shù)值模擬,求解出了膜層厚度、電流密度和電場分布圖,研究了微弧氧化膜層生長與分布規(guī)律。結(jié)果表明:膜層在陽極試件表面呈邊角厚、中間薄的分布特性;電流密度在工件表面呈邊角大、中間小的分布趨勢,膜層的絕緣性能導(dǎo)致電流密度隨時間的增加而減小;工件邊角處電場線最密集,反應(yīng)過程中該區(qū)域活性粒子運動速率最大,成膜最快。建立了鋁合金微弧氧化過程的熱力學(xué)模型,研究了微弧氧化熱力學(xué)過程中的溫度場和熱應(yīng)力場的分布規(guī)律。利用COMSOL Multiphysics的傳熱模塊和熱應(yīng)力模塊,求解了成膜過程的溫度/溫度梯度及熱應(yīng)力/應(yīng)變分布情況。結(jié)果表明:成膜過程中,放電通道區(qū)域溫度最高,放電通道兩側(cè)溫度梯度... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微弧氧化裝置簡圖

6圖 1.3 微弧氧化擊穿模型濱工業(yè)大學(xué)辛鐵柱[1,32]分四個階段闡述了鋁合金微弧氧化的可能機階段：如圖 1.3(a)所示，初始時刻，電壓施加到鋁合金陽極和電解由零開始增大，當電壓處于 0~50V 的低壓狀態(tài)時，鋁合金工件表，該膜層即為氧化鋁，由于其絕緣性，使得膜層本身帶有一定的電現(xiàn)，也為后期等離子體的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。階段：如圖 1.3(b)所示，當鋁合金工件陽極的電壓升高至 100~20膜不斷增厚，在氧化膜的內(nèi)部會形成一些孔隙結(jié)構(gòu)，這些孔隙結(jié)構(gòu)學(xué)反應(yīng)，析出氧氣。此時，孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)充滿氧氣泡。階段：如圖 1.3(c)所示，微弧氧化陶瓷膜層在鋁合金工件表面的生來維持，因此，在電流保持不變的情況下，孔隙結(jié)構(gòu)中的氧氣泡便

有限元分析流程

【參考文獻】：
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本文編號：3652043