国家自然科学基金(51361025)
- 作品数：10 被引量：56H指数：5
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- 电解液中Na_2WO_4对Ti_2AlNb微弧氧化膜结构及摩擦磨损性能的影响被引量：5
- 2018年
- 选取硅酸盐/磷酸盐体系在Ti_2AlNb表面制备微弧氧化陶瓷膜,利用SEM,XRD,XPS等研究了电解液中Na_2WO_4对氧化膜生长过程、微观结构及成分的影响,同时评价了Ti_2AlNb微弧氧化膜的摩擦磨损行为。结果表明:硅酸盐/磷酸盐电解液中,氧化膜生长速率仅为0.08μm/min,膜层较疏松,表面存在大孔相连的"网状"结构,主要相组成为金红石TiO_2、锐钛矿TiO_2、Al_2O_3及Nb_2O_5。电解液中加入Na_2WO_4,缩短了Ti_2AlNb合金的起弧时间、提高了氧化膜的生长速率、改善了膜层均匀性,同时在膜层中引入了少量WO_3。此外,在Na_2WO_4参与下制备的微弧氧化膜的耐磨性更好。与Si_3N_4对磨时,Ti_2AlNb合金发生严重的磨粒磨损,摩擦因数高达0.5~0.7;含4g/L Na_2WO_4电解液中制备的Ti_2AlNb微弧氧化膜的摩擦因数、比磨损率分别为0.24及6.2×10^(-4) mm^3/(N·m),表面仅出现"鱼鳞状"疲劳磨损特征。
- 刘小辉王帅星杜楠赵晴康佳刘欢欢
- 关键词：微弧氧化
- 水热时间对钛合金微弧氧化膜合成羟基磷灰石的影响被引量：13
- 2014年
- 目的研究水热时间对TC4钛合金微弧氧化膜合成羟基磷灰石(HA)的影响。方法对TC4钛合金微弧氧化膜进行不同时间的水热合成处理,分析其微观形貌、成分及相结构,观察其在模拟体液中浸泡5周后的形貌及结构变化。结果水热处理提高了微弧氧化膜的Ca/P摩尔比,使非晶态钙磷化合物转化为HA晶体,随着水热时间的延长,HA衍射峰数量增多且强度增加。在模拟体液中浸泡5周后,微弧氧化膜表面仅有微量磷酸钙形成,而如水热合成后再浸泡,氧化膜表面的HA几乎完全转化为磷酸钙。结论水热处理有助于钛合金微弧氧化膜表面合成HA晶体。在8 h内,水热时间越长,氧化膜表面的HA含量越高,模拟体液中浸泡后形成的磷酸钙也越多,与人体的相容性越好。
- 谭思民王帅星赵晴马刚刘康生高鹏
- 关键词：钛合金微弧氧化水热合成羟基磷灰石模拟体液
- ZrO_2含量对TC4钛合金微弧氧化复合膜摩擦磨损性能的影响被引量：14
- 2016年
- 为了提高钛合金微弧氧化膜的耐磨性,向电解液中加入ZrO_2微粒,在TC4钛合金表面制备了不同ZrO_2含量的微弧氧化复合膜。采用涡流测厚仪测量复合膜的厚度;采用扫描电镜分析复合膜形貌;采用X射线衍射仪分析复合膜相组成;采用能谱仪分析复合膜中ZrO_2的含量;采用摩擦磨损试验研究复合膜在室温条件下的摩擦磨损性能。结果表明:复合膜中出现的ZrO_2新相降低了氧化膜的摩擦系数和磨损率;当复合膜中ZrO_2含量依次为2.70%,9.20%,14.09%,23.59%,42.78%时,平均摩擦系数先减小后增大,分别为0.45,0.40,0.30,0.26,0.35,比磨损率先减小后增大,分别为8.35×10^(-7),7.26×10^(-7),6.92×10^(-7),2.70×10^(-7),3.01×10^(-7)mm^3/(N·m);当复合膜中ZrO_2含量为23.59%时,复合膜摩擦系数最小,最稳定,比磨损率最小;随着ZrO_2在复合膜中含量的提高,ZrO_2载荷转移和自润滑作用增强,摩擦系数和比磨损率减小,但当ZrO_2含量增加至42.78%时,ZrO_2在复合膜表面团聚,使磨粒磨损和黏着磨损加剧,复合膜的摩擦磨损性能降低。
- 程法嵩赵晴杜楠王帅星王伟于宽深
- 关键词：TC4钛合金微弧氧化膜摩擦磨损性能
- α-Al_2O_3微粒对铸造Al-Si合金微弧氧化膜耐蚀性的影响被引量：2
- 2016年
- 目的通过共生沉积技术将α-Al2O3微粒引入到铸造Al-Si合金微弧氧化膜中,并研究其对膜层耐蚀性的影响。方法利用SEM和XRD分析α-Al2O3微粒对微弧氧化膜微观结构及成分的影响。通过极化曲线、交流阻抗谱及中性盐雾试验评价膜层的耐蚀性。结果α-Al2O3微粒复合改变了微弧氧化膜的组成及结构。微弧氧化膜呈双层结构,表面存在大量微孔,主要组成为γ-Al2O3;加入α-Al2O3微粒后,微弧氧化复合膜的表面微孔大幅减少,致密度提高,且膜层中α-Al2O3相增多。此外,α-Al2O3微粒复合改善了微弧氧化膜的耐蚀性。微弧氧化膜在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中的自腐蚀电流密度约为1.476×10-5A/cm2,多孔层电阻Rp及阻挡层电阻Rb分别为0.259 kΩ·cm2及69.18 kΩ·cm2,耐盐雾试验时间为1200 h。加入α-Al2O3微粒后,微弧氧化复合膜的自腐蚀电流密度仅为微弧氧化膜层的28%,Rp大幅增加至274.5 kΩ·cm2,且Rb也上升了一个数量级,耐盐雾试验时间可达1440 h。结论α-Al2O3微粒的引入可以大幅提高铸造Al-Si合金微弧氧化膜的耐蚀性。
- 赵晴周永峰周海飞钱洲亥祝骊伟王帅星杜楠
- 关键词：铸造AL-SI合金微弧氧化复合膜耐蚀性
- HBN粒径对7075-T6铝合金PEO膜结构和性能的影响被引量：2
- 2019年
- 在硅酸盐和磷酸盐混合电解液体系中加入不同粒径HBN颗粒,通过等离子体氧化法(PEO)在7075-T6合金表面制备Al2O3/HBN复合膜;利用SEM、EDS、XRD、磨损实验、电化学极化曲线等对复合膜的组织结构、化学组成、耐磨及耐蚀性能进行表征。结果表明:HBN颗粒加速了膜层的击穿放电过程,对PEO膜的前期生长有促进作用,且所得膜层较为致密,但膜层粗糙度有所增加。电解液中加入4g/L的HBN颗粒,无论HBN粒径为5、10或30μm,均能使PEO膜的表层微孔数量及内部缺陷有所减少,且复合膜中晶态Al2O3相含量也有所增长。相比于PEO膜,HBN颗粒复合的PEO/HBN复合膜的摩擦因数更小、比磨损率更低、摩擦磨损性能均有所改善;且HBN粒径为10μm时,复合膜的耐磨性更佳,比磨损率降低近42.5%。此外,PEO/HBN复合膜的耐蚀性更优,其自腐蚀电流密度较未复合的PEO膜下降了1个数量级;5μm粒径HBN复合的膜层经模拟海水浸泡1800 h后表面腐蚀较轻微。
- 王琪超王帅星杜楠程法嵩赵晴李新义
- 关键词：PEO微观结构
- Ti6Al4V微弧氧化TiO_2/W复合膜的制备及摩擦学性能被引量：4
- 2019年
- 目的提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能。方法在硅酸盐-磷酸盐电解液中添加不同浓度的纳米W粉,利用微弧氧化技术在Ti6Al4V基体表面制备出氧化陶瓷膜。利用FE-SEM、EDS和XRD研究了在不同浓度W粉参与下的微弧氧化膜表截面微观形貌、元素分布及膜层相组成。通过旋转摩擦磨损试验评估了膜层的摩擦学性能。结果电解液中加入纳米W粉可以促进膜厚增长,尤其在含0.5～2 g/L纳米W粉时,膜厚呈近似线性增长;但W粉在膜层表面的附着会导致粗糙度的增大。在纳米W粉参与下,微弧氧化膜中除了锐钛矿、金红石和Al_2TiO_5相之外,W含量也随电解液中颗粒含量的增加而提高。在6 g/L纳米W粉复合下,微弧氧化膜的摩擦系数、比磨损率分别减小了约13.33%和3.53%。结论 W粉颗粒以机械啮合附着在氧化膜表面,部分颗粒随熔融氧化物包裹进入膜层并发现熔化迹象。W粉含量为6 g/L时,制备的氧化膜表面质量有所改善,即微孔和裂纹等有所减少,耐磨性较佳,摩擦系数和比磨损率较不含W粉的膜层均有所减小。
- 王琪超杜楠王帅星赵晴
- 关键词：TI6AL4V微弧氧化摩擦学性能微观形貌
- TC4钛合金微弧氧化膜形成过程中熔池的温度探测被引量：5
- 2018年
- 目的制取微弧氧化复合膜,探讨TC4钛合金微弧氧化膜层的形成温度。方法采用在微弧氧化电解液中分别加入第二相颗粒(α-Al_2O_3、ZrO_2、W)的方法,制得相应的TC4钛合金微弧氧化复合膜,利用第二相颗粒是否发生溶解相变来探测膜层形成的最高温度。结果在微弧氧化复合膜中均发现了第二相颗粒,α-Al_2O_3、ZrO_2和W粉颗粒均发生了溶解,小尺寸的第二相颗粒在膜层中全部溶解,大尺寸颗粒由于动力学的原因,熔池作用的时间很短,颗粒来不及全部溶解,仅发生了表壳和棱角的溶解,导致大颗粒的尺寸变小,轮廓变得更加圆润。在中粒径为50 nm的W粉制作的复合膜层中,并未发现W粉颗粒的存在,但是W元素均存在于膜层中。这是因为W粉颗粒太小(仅50 nm),颗粒在膜层中全部溶解。在中粒径为1μm的W粉颗粒制作的复合膜中,发现了W粉颗粒,颗粒轮廓圆润,尺寸小于1μm。这是颗粒部分溶解的缘故(仅表壳和轮廓发生了溶解)。在复合膜中,不含有第二相颗粒的区域均能相应地检测到Al、Zr、W元素的存在。结论根据SEM和EDS检测结果可以得知,微弧氧化膜层形成的过程中,熔池形成的最高温度超过了W的熔点3410℃。
- 郝千驹杜楠赵晴王帅星李新义董超芳
- 关键词：TC4钛合金微弧氧化第二相颗粒熔点
- 微弧氧化/颗粒复合膜层生长机理与关键制备技术研究
- 本文针对微弧氧化过程中局部放电机制不清、温度分布存在争议、第二相粒子作用规律复杂等与微弧氧化膜层性能密切相关的研究难点,设计搭建了原位连续观测系统,通过膜层的组织结构分析与耐蚀、耐磨性能评价,系统研究了铝合金在Na2Si...
- 李新义
- 关键词：微弧氧化第二相颗粒熔池
- Ti_2AlNb合金微弧氧化电解液优化及耐磨性研究被引量：5
- 2018年
- 目的优化Ti_2AlNb合金微弧氧化的电解液配方,提高Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。方法借助SEM、EDS、XRD研究硅酸盐-磷酸盐电解液体系中Na_2MoO_4浓度对Ti_2AlNb合金微弧氧化膜形貌、成分及相结构的影响。利用CFT-I型磨损试验机测试不同微弧氧化膜的摩擦磨损性能。结果电解液中添加Na_2MoO_4后,微弧氧化膜的生长速率增加,膜层中出现了Mo元素且含量也逐渐增加。Na_2MoO_4的加入降低了Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的摩擦系数及比磨损率,但微弧氧化膜的耐磨性并非随Na_2MoO_4含量线性提高。含6 g/L Na_2MoO_4的体系中,微弧氧化膜摩擦系数低至0.25左右,比磨损率仅为1.20×10^(-3) mm^3/(N·m),表面呈轻微磨粒磨损特征。结论电解液中的Na_2MoO_4参与了成膜过程,对Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的生长有显著的促进作用,有效地改善了Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。
- 刘欢欢王帅星刘小辉赵晴赵晴高傲钟宏
- 关键词：微弧氧化耐磨性
- Cr_2O_3微粒对Ti6Al4V微弧氧化膜结构及磨损行为的影响被引量：6
- 2014年
- 在电解液中加入Cr2O3微粒对Ti6A14V合金进行微弧氧化处理，通过SEM、XRD及摩擦试验分析Cr2O3微粒复合对微弧氧化膜微观结构及摩擦磨损行为的影响。结果表明：加入Cr2O3微粒后，复合膜表面孔隙减少，耐磨性提高，膜层中出现了Cr2O3相。随着电解液中Cr2O3微粒的增加，复合膜厚度增加，Cr2O3相衍射峰不断增强，TiO2相逐渐减少，A1：TiO2相趋于消失。在0．5～1．5g／L内，复合膜的摩擦系数随Cr2O3微粒的增加而减小；加入量为1．5g／Lcr，0，微粒时，复合膜的耐磨性最好。
- 王帅星赵晴张小明刘道新杜楠
- 关键词：CR2O3微粒TI6AL4V合金微弧氧化摩擦磨损行为
