ly12铝合金表面微弧氧化膜层制备及热阻隔应用的研究

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1、国内图书分类号：V417.6学校代码：10213国际图书分类号：52.1.14密级：公开工学硕士学位论文LY12铝合金表面微弧氧化膜层制备及热阻隔应用研究硕士研究生：陈东方导师：杨士勤教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2010年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V417.6U.D.C:52.1.14DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONOFMICRO-ARCOXIDATIONCOATINGSONLY12ALUMINIUMALLOYAND

2、ITSAPPLICATIONINHEATINSULATIONCandidate：ChenDongfangSupervisor：Prof.YangShiqinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngieeringDateofDefence：July,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔

3、滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着航天、航空工业中各种飞行器飞行速度不断提高，服役环境越来越恶劣，飞行器表面气动加热和热冲击问题十分突出。飞行器用材料要求具有足够高的强度和刚度，通常作为结构材料的铝合金难以承受如此高的热载荷，而限制了铝合金的广泛应用。因此必须对其表面进行热防护处理。微弧氧化技术在金属表面原位生长陶瓷膜，可以制备高结合强度、优良热稳定性和耐热冲击性能的膜层。本文针对微弧氧化膜层的上述特点，制备优良热阻隔性能的膜层。本文首先选定了硅酸钠体系做为制备热阻隔膜层的电解液体系。研究了不-+同反正向电流比j/j对微弧氧化电特性、生长速率及能耗的影响。结果显示：反向电流对放

4、电过程产生调制作用，柔化了放电过程，提高了膜层的生长速率，降低了膜层的单位能耗。通过向电解液中添加氟锆酸钾的方式，大大提高了膜层生长速率，较Na2SiO3-KOH体系单位能耗大大降低，随着K2ZrF6浓度的提高，膜层生长速率提高，单位能耗降低。通过SEM及附带的能普和XRD测试分析了膜层的形貌、成分和结构。在Na2SiO3-KOH体系中，反向电流对微弧放电产生了柔化作用，对膜层的形-+貌、结构、成分产生了影响，使膜层的致密度提高。当j/j=0.5时，膜层中大缺陷消失，孔洞尺寸小，分布均匀，膜层质量最好，并使得膜层的晶体峰明显减少，非晶相增多。Na2SiO3-K2ZrF6-KOH

5、体系中，反向电流的引入，改善了-+j/j=0时放电通道残留的孔洞尺寸，表面形成的“圆饼”尺寸小。截面形貌显示，与Na2SiO3-KOH体系中制备的膜层相比，膜层质量较好，且反向电流引入之后，膜层中的晶体相含量提高。各浓度下膜层的形貌和结构相差不大，膜层由内向外，Si和Zr元素含量逐渐升高。经微弧氧化处理之后，铝合金的拉伸性能基本上没有受到影响；耐磨性能提高，有效地保护了铝合金基体。热冲击测试显示，膜层与基体结合良好。对比分析可知，反向电流的引入提高了膜层与基体的结合力。LY12铝合金经微弧氧化处理之后，抗高温氧化性能提高。火焰烧蚀测试结果显示，微弧氧化膜层-+提高了LY12铝合

6、金基体的抗火焰烧蚀能力。Na2SiO3-KOH体系中不同j/j对-+膜层隔热性能的研究表明，j/j=0.5时膜层的隔热性能最好，15min之后温度为180℃，比基体15min之后的212℃低32℃。电解液中K2ZrF6的引入提高膜层的隔热性能。当K2ZrF6浓度为7g/L厚度为90μm的膜层隔热性能最好，15min后比基体温度低45.5℃。关键词：铝合金；微弧氧化；反向电流；氟锆酸钾；热阻隔-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeincreasingneedofhighflightspeedinspaceindustryandaircraftindus

7、try,thecomponentsfrenquentlyworkintheharshenvironmentandtemperature-riseandthermalshockonaerocraftssurfacearequitesevere,thusenoughstrengthandrigidityoftheutilizedmaterialsarenecessary.Aluminumalloys,frequentlyasstructuralmaterialofaerocrafts,canno