本文關(guān)鍵詞：鎂合金自潤(rùn)滑復(fù)合膜的制備與摩擦學(xué)性能研究

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【摘要】：針對(duì)鎂合金在導(dǎo)軌滑塊副中耐磨性以及減摩性較差的問(wèn)題,本論文研究將微弧氧化技術(shù)與磁控濺射技術(shù)相結(jié)合,在鎂合金表面生成自潤(rùn)滑復(fù)合膜,采用SEM、XRD、EDS以及萬(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),對(duì)微弧氧化膜層、復(fù)合膜層的表面與截面微觀形貌、結(jié)晶相組成、化學(xué)成分組成以及摩擦學(xué)性能等方面的表征,分別研究了工藝條件對(duì)于膜層的摩擦磨損性能的影響。研究表明,典型的鎂合金微弧氧化膜層表面分布許多孔徑不一的“火山堆”,火山堆口的微孔是脈沖放電留下的通道,表面呈多孔質(zhì)結(jié)構(gòu),主要由Mg、O、Si、F等元素組成；微弧氧化膜層的截面由較為致密部分和較為疏松部分組成,主要由Mg、Si、O、F等元素組成；膜層的XRD譜圖顯示膜層主要由尖晶石、MgF2和方鎂石組成；微弧氧化膜層的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎂合金的硬度,膜層的耐磨性能優(yōu)良。微弧氧化電參數(shù)工藝對(duì)膜層的性能影響較大,故本文系統(tǒng)研究了鎂合金微弧氧化中電解液成分、電流密度、電源頻率、脈沖占空比和氧化時(shí)間對(duì)微弧氧化膜層的表面與截面形貌、結(jié)晶相組成、厚度、孔徑、孔隙率及摩擦學(xué)性能的影響規(guī)律,并最終篩選出較好的工藝參數(shù)體系：電流密度7A/dm2；電源頻率800Hz；脈沖占空比15%,氧化時(shí)間5min,在此工藝條件下,膜層磨損量約為0.0020g,摩擦系數(shù)約為0.4。為了得到減摩性能優(yōu)良的膜層,本文利用磁控濺射技術(shù),在鎂合金微弧氧化膜層的表面生成微弧氧化-磁控濺射復(fù)合膜層。研究了典型的鎂合金微弧氧化-磁控濺射復(fù)合膜層的表面結(jié)構(gòu)形貌、元素分布與力學(xué)性能：復(fù)合膜層表面堆積一層類石墨鍍層,部分覆蓋了微弧氧化層表面的微孔,主要由C、Mg、Si、O等元素組成；類石墨鍍層約為400nm厚,均勻覆蓋在微弧氧化層外；復(fù)合膜層的硬度也有所提升,摩擦性能優(yōu)良。磁控濺射技術(shù)電參數(shù)對(duì)于復(fù)合膜層性能影響具有一定的影響,故本文系統(tǒng)研究了磁控濺射技術(shù)中濺射功率、靶基距、濺射氣壓和負(fù)偏壓對(duì)以微弧氧化膜層為基體的類石墨鍍層的表面形貌、元素組成分布及摩擦學(xué)性能的影響規(guī)律,并最終篩選出效果較好的工藝參數(shù)體系：濺射功率25W、靶基距50mm、濺射氣壓0.5Pa和負(fù)偏壓-60V,在此工藝條件下,膜層的減摩性能優(yōu)異,摩擦系數(shù)約為0.1左右。通過(guò)觀察微弧氧化膜層以及復(fù)合膜層不同磨損階段的磨痕形貌,分析了兩種膜層的磨損機(jī)制,微弧氧化膜層主要為粘著磨損和磨粒磨損,復(fù)合膜層主要為粘著磨損和疲勞磨損。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 微弧氧化 磁控濺射 摩擦學(xué)
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 鎂合金10-11
• 1.2 鎂合金的表面處理11-13
• 1.2.1 電鍍與化學(xué)鍍11-12
• 1.2.2 靜電噴涂12
• 1.2.3 電泳涂裝12
• 1.2.4 氣相沉積12
• 1.2.5 陽(yáng)極氧化12
• 1.2.6 微弧氧化12-13
• 1.3 微弧氧化技術(shù)13-15
• 1.3.1 微弧氧化技術(shù)概述13-14
• 1.3.2 微弧氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 目前微弧氧化研究中存在的問(wèn)題15
• 1.4 磁控濺射技術(shù)15-17
• 1.4.1 磁控濺射技術(shù)概述15-16
• 1.4.2 磁控濺射技術(shù)的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.3 目前磁控濺射研究中存在的問(wèn)題17
• 1.5 本課題的研究意義與主要內(nèi)容17-19
• 1.5.1 課題的研究意義與目的17-18
• 1.5.2 研究的主要內(nèi)容18-19
• 2 實(shí)驗(yàn)材料及研究方法19-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及化學(xué)試劑19
• 2.1.1 基體材料19
• 2.1.2 化學(xué)試劑19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置19-21
• 2.2.1 微弧氧化裝置19-20
• 2.2.2 磁控濺射裝置20-21
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法與工藝21-23
• 2.3.1 微弧氧化實(shí)驗(yàn)21-22
• 2.3.2 磁控濺射實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.4 實(shí)驗(yàn)所用表征方法23-25
• 2.4.1 表面與截面微觀形貌23
• 2.4.2 表面與截面元素分布23
• 2.4.3 結(jié)晶相組成23
• 2.4.4 納米硬度23-24
• 2.4.5 膜層厚度24
• 2.4.6 失重量24
• 2.4.7 摩擦磨損性能24-25
• 3 微弧氧化膜層的制備與摩擦學(xué)性能研究25-58
• 3.1 電解液的篩選25-32
• 3.1.1 電解液主鹽篩選25-26
• 3.1.2 電解液配方的確定26-32
• 3.2 微弧氧化膜層的形成特性分析32-35
• 3.2.1 微弧氧化膜層的表面形貌與元素分布32-33
• 3.2.2 微弧氧化膜層的截面形貌與元素分布33-35
• 3.2.3 微弧氧化膜層的硬度分析35
• 3.3 電流密度的影響35-41
• 3.3.1 膜層表面形貌和相組成36-38
• 3.3.2 膜層截面形貌和厚度38-39
• 3.3.3 膜層摩擦學(xué)性能39-41
• 3.4 電源頻率的影響41-46
• 3.4.1 膜層表面形貌和相組成41-43
• 3.4.2 膜層截面形貌和厚度43-44
• 3.4.3 膜層摩擦學(xué)性能44-46
• 3.5 脈沖占空比的影響46-51
• 3.5.1 膜層表面形貌和相組成46-48
• 3.5.2 膜層截面形貌和厚度48-49
• 3.5.3 膜層摩擦學(xué)性能49-51
• 3.6 氧化時(shí)間的影響51-55
• 3.6.1 膜層表面形貌和相組成51-53
• 3.6.2 膜層截面形貌和厚度53-54
• 3.6.3 膜層摩擦學(xué)性能54-55
• 3.7 微弧氧化膜層磨損機(jī)制分析55-58
• 4 復(fù)合膜層的制備與摩擦學(xué)性能研究58-77
• 4.1 正交實(shí)驗(yàn)58-60
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)58-59
• 4.1.2 結(jié)果分析59-60
• 4.2 復(fù)合膜層的形成特性分析60-64
• 4.2.1 復(fù)合膜層的表面形貌與元素分布60-62
• 4.2.2 復(fù)合膜層的截面形貌與元素分布62-63
• 4.2.3 復(fù)合膜層的硬度分析63-64
• 4.3 濺射功率的影響64-66
• 4.3.1 復(fù)合膜層表面形貌64
• 4.3.2 復(fù)合膜層化學(xué)成分64-66
• 4.3.3 復(fù)合膜層摩擦學(xué)性能66
• 4.4 靶基距的影響66-69
• 4.4.1 復(fù)合膜層表面形貌67
• 4.4.2 復(fù)合膜層化學(xué)成分67-68
• 4.4.3 復(fù)合膜層摩擦學(xué)性能68-69
• 4.5 濺射氣壓的影響69-72
• 4.5.1 復(fù)合膜層表面形貌69-70
• 4.5.2 復(fù)合膜層化學(xué)成分70-71
• 4.5.3 復(fù)合膜層摩擦學(xué)性能71-72
• 4.6 負(fù)偏壓的影響72-75
• 4.6.1 復(fù)合膜層表面形貌72-73
• 4.6.2 復(fù)合膜層化學(xué)成分73-74
• 4.6.3 復(fù)合膜層摩擦學(xué)性能74-75
• 4.7 復(fù)合膜層磨損機(jī)制分析75-77
• 5 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文82-83
• 致謝83-85

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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3 郝建民;田新宇;陳宏;胡星;;鎂合金微弧氧化黑色膜的制備工藝和結(jié)構(gòu)[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2011年07期

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李炳;AZ91D鎂合金耐磨性及其表面微弧氧化膜的制備與性能研究[D];蘭州理工大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：738948