發(fā)布時間：2017-08-28 18:16

  本文關鍵詞：鎂鋰合金微弧氧化涂層制備及熱控性能研究

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【摘要】：為了適應空間飛行器的輕量化和熱防護需求,提高鎂鋰合金在空間領域的應用范圍,本文采用微弧氧化法(MAO)在鎂鋰合金表面制備了低吸收率高發(fā)射率的熱控涂層,利用粗糙度儀、厚度儀、SEM、XRD、XPS和EDS等方法對涂層的結構組成進行表征,測試熱控性能,分析了涂層結構組成與熱控性能的關系。通過發(fā)射光譜(OES)技術分析MAO火花放電過程,探索了電擊穿火花放電機理及其對涂層結構組成及生長過程的影響。硅酸鹽體系獲得的涂層具有典型的多孔結構,主要組成是Mg O和Mg2Si O4。延長反應時間、提高電流密度和增大電解液濃度,能夠提高涂層的厚度和粗糙度。Mg-4Li涂層表面傾向于形成顆粒聚集體結構而Mg-9Li涂層傾向于形成突起結構。相對基體,MAO涂層顯著降低吸收率和提高發(fā)射率。延長反應時間、提高電流密度和增大電解液濃度,均能夠有效降低吸收率提高發(fā)射率,改善MAO涂層的熱控性能。磷酸鹽體系獲得的熱控涂層表面孔洞更大、數(shù)量更少。低頻下涂層由晶相Mg3(PO4)2和Mg O組成,而高頻下涂層由晶相Mg O和非晶相Mg3(PO4)2組成。降低電流密度和延長反應時間,可以使涂層表面完整、增加涂層厚度,提高涂層的熱控性能。提高電解液濃度,Mg-4Li涂層熱控性能升高,而Mg-9Li涂層的熱控性能降低。硅酸鹽體系下MAO放電發(fā)射光譜主要對應Na、Li和Mg等元素。光譜計算表明MAO火花放電的電子濃度(Ne)在2.689×1016/cm3左右,電子濃度與MAO擊穿電流對應,在電解液體系及基體材料一定的條件下,電參數(shù)對電子濃度影響不大。離子溫度(Te)與涂層生長電流對應,隨電源輸出能量的增多,離子溫度逐漸升高,涂層生長速度加快。磷酸鹽體系下MAO放電光譜主要為Na和Li元素的放電。該體系下單脈沖能量強度使得高頻和低頻下Te差距較大,在液淬作用下導致涂層中不同晶型的物相形成和涂層微觀結構的變化。
【關鍵詞】：微弧氧化 熱控涂層 鎂鋰合金 發(fā)射光譜
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究的目的及意義10-11
• 1.2 鎂鋰合金概述11-13
• 1.2.1 鎂鋰合金物理特性11-12
• 1.2.2 鎂鋰合金的發(fā)展12
• 1.2.3 鎂鋰合金的表面改性12-13
• 1.3 鎂鋰合金微弧氧化技術研究13-16
• 1.3.1 微弧氧化概述13-15
• 1.3.2 微弧氧化電源模式及工藝條件15
• 1.3.3 微弧氧化在鎂鋰合金上的應用15-16
• 1.4 熱控涂層研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.1 熱控涂層概述16-17
• 1.4.2 微弧氧化在熱控涂層的應用17
• 1.5 微弧氧化光譜研究現(xiàn)狀17-18
• 1.6 本課題研究的主要內容18-20
• 第2章 實驗材料與研究方法20-25
• 2.1 研究材料和試樣前處理20-21
• 2.1.1 研究材料20
• 2.1.2 實驗藥品20
• 2.1.3 試件前處理20-21
• 2.2 實驗裝置和流程21-22
• 2.2.1 實驗裝置21-22
• 2.2.2 實驗流程22
• 2.3 微弧氧化陶瓷涂層的表征22-23
• 2.3.1 涂層粗糙度表征22
• 2.3.2 涂層厚度表征22
• 2.3.3 涂層形貌表征22-23
• 2.3.4 涂層成分的表征23
• 2.4 微弧氧化陶瓷涂層的性能測試23-25
• 2.4.1 涂層發(fā)射率測試23
• 2.4.2 涂層吸收率測試23-25
• 第3章 硅酸鹽體系微弧氧化熱控涂層制備和表征25-43
• 3.1 電源頻率對涂層的影響25-29
• 3.1.1 電源頻率對槽壓曲線的影響25-26
• 3.1.2 電源頻率對厚度/粗糙度影響26
• 3.1.3 電源頻率對表面形貌的影響26-27
• 3.1.4 電源頻率對相組成的的影響27-28
• 3.1.5 電源頻率對熱控性能的影響28-29
• 3.2 反應時間對涂層的影響29-33
• 3.2.1 反應時間對厚度/粗糙度的影響29
• 3.2.2 反應時間對表面形貌的影響29-32
• 3.2.3 反應時間對相組成的影響32
• 3.2.4 反應時間對熱控性能的影響32-33
• 3.3 電流密度對涂層的影響33-38
• 3.3.1 電流密度對槽壓曲線的影響33-34
• 3.3.2 電流密度對厚度/粗糙度影響34
• 3.3.3 電流密度對表面形貌的影響34-36
• 3.3.4 電流密度對相組成的影響36-37
• 3.3.5 電流密度對熱控性能的影響37-38
• 3.4 電解液濃度對涂層的影響38-42
• 3.4.1 電解液濃度為槽壓曲線的影響38
• 3.4.2 電解液濃度對厚度/粗糙度的影響38-39
• 3.4.3 電解液濃度對表面形貌的影響39-41
• 3.4.4 電解液濃度對相組成的影響41
• 3.4.5 電解液濃度對熱控性能的影響41-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第4章 磷酸鹽體系微弧氧化熱控涂層制備和表征43-64
• 4.1 電源頻率對涂層的影響43-47
• 4.1.1 電源頻率對槽壓的影響43-44
• 4.1.2 電源頻率對厚度/粗糙度的影響44-45
• 4.1.3 電源頻率對表面形貌的影響45
• 4.1.4 電源頻率對相組成的影響45-46
• 4.1.5 電源頻率對熱控性能的影響46-47
• 4.2 反應時間對涂層的影響47-55
• 4.2.1 反應時間對厚度/粗糙度的影響47-48
• 4.2.2 反應時間對表面形貌影響48-50
• 4.2.3 反應時間對相組成的影響50-52
• 4.2.4 反應時間對截面形貌影響52-54
• 4.2.5 反應時間對熱控性能的影響54-55
• 4.3 電流密度對涂層的影響55-58
• 4.3.1 電流密度對槽壓曲線的影響55-56
• 4.3.2 電流密度對厚度的影響56
• 4.3.3 電流密度對表面形貌的影響56-58
• 4.3.4 電流密度對相組成的影響58
• 4.3.5 電流密度對熱控性能的影響58
• 4.4 電解液濃度對涂層的影響58-62
• 4.4.1 電解液濃度對槽壓曲線的影響59
• 4.4.2 電解液濃度對厚度的影響59-60
• 4.4.3 電解液濃度對表面形貌的影響60-61
• 4.4.4 電解液濃度對相組成的影響61-62
• 4.4.5 電解液濃度對熱控性能的影響62
• 4.5 本章小結62-64
• 第5章 鎂鋰合金微弧氧化光譜及反應過程分析64-80
• 5.1 硅酸鹽體系微弧氧化光譜分析64-71
• 5.1.1 微弧氧化光譜特性64-66
• 5.1.2 不同電流密度對光譜的影響66-69
• 5.1.3 硅酸鹽體系微弧氧化反應過程分析69-71
• 5.2 磷酸鹽體系微弧氧化光譜分析71-78
• 5.2.1 微弧氧化光譜特性71-73
• 5.2.2 不同電源頻率對光譜的影響73-75
• 5.2.3 磷酸鹽體系微弧氧化反應過程分析75-77
• 5.2.4 不同鋰含量對微弧氧化光譜的影響77-78
• 5.3 本章小結78-80
• 結論80-81
• 參考文獻81-86
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文86-88
• 致謝88

【參考文獻】

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本文編號：748821