分段式控制铝合金微弧氧化电参数的优化研究

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1、分类号：TG174学号：201500356006硕士学位论文分段式控制铝合金微弧氧化电参数的优化研究OptimizationofElectricalParametersforMicroArcOxidationofAluminumAlloyBasedonSubsectionControl研究生姓名：周京指导教师：李文卓教授柴永生副教授学科门类：工学专业名称：机械制造及其自动化论文提交日期：2018年6月2日烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成

2、果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论

3、文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日烟台大学硕士学位论文摘要7075铝合金具有较高的韧性、硬度、强度及良好的加工性能，在航空、航天船舶等领域有着广泛的应用。然而，海水的腐蚀性及冲刷性、飞机的高速性均对零部件材料的耐腐蚀、耐磨、耐高温等性能提出了极为苛刻的要求。微弧氧化技术可在铝合金表面原位生长陶瓷膜层，能极大地提高7075铝合金材料的耐腐蚀、耐磨、耐高温氧化及绝缘等性能。在微弧氧化陶瓷膜层的生长过程中，等离子体的放电击穿将不可避免地导致陶瓷膜层产生微孔。微孔越多，陶瓷膜层的致密性越低，将导致陶瓷膜层的表面结合力、耐腐蚀

4、、耐磨及耐高温等应用性能的显著降低。目前，微弧氧化实验研究普遍采用恒定的电参数。然而，实际反应过程中陶瓷膜层的厚度不断增加，表面的形貌也随之发生变化，反应过程中的击穿电压、所需能量和冷却时间也是随之改变，恒定的电参数并不能适应此种变化。因此，有必要在反应过程中，分段调整电参数来适应实际反应情况。针对上述问题，本文首先对7075铝合金微弧氧化整个过程的正向电压、电流密度、正占空比及脉冲频率进行了优化研究；然后基于优化的电参数，利用自行研制的电源上位机控制软件对正向电压进行了微弧氧化的分段控制研究。利用正交实验法，以陶瓷膜层的厚度和孔隙

5、率为指标，对7075铝合金表面微弧氧化过程的电参数进行了优化研究。结果表明：影响膜层厚度的电参数的顺序依次为正向电压>电流密度>正占空比>脉冲频率；影响孔隙率的电参数的顺序依次为正向电压>电流密度>脉冲频率>正占空比；利用综合平衡法优化的电参数为正向电压550V、电流密度8A/dm2、正占空比20%、频率400Hz。基于优化后的电参数将7075铝合金表面微弧氧化的反应过程划分为三个阶段，反应持续约30min并将分段控制正向电压的时间安排如下：第1阶段：0min—5min阳极沉积和火花放电段；第2阶段：5min—25min微弧氧化阶段

6、；第3阶段：25min—30min弧光放电阶段。I摘要基于C#自行研制了电源上位机控制软件，利用此软件对正向电压进行了微弧氧化过程的分段控制研究。结果表明：影响膜层厚度的阶段顺序依次为第二阶段>第三阶段>第一阶段，当第二阶段电压为525V、第三阶段电压为500V、第一阶段电压为550V时膜层厚度最大；影响膜层孔隙率的顺序依次为第三阶段>第二阶段>第一阶段，当第三阶段电压为500V、第二阶段电压为550V、第一阶段电压为525V时，膜层孔隙率最小。关键词：微弧氧化；孔隙率；陶瓷膜层厚度；分段控制II烟台大学硕士学位论文Abstract

7、7075aluminumalloyhashightoughness,hardness,strengthandexcellentprocessability.Ithasbeenwidelyappliedinaviation,aerospaceandotherfields.However,thecorrosivityandscouroftheseawaterandthehighspeedoftheaircraftallputforwardextremelydemandingrequirementsforthecorrosionresis

8、tance,wearresistanceandhightemperatureresistanceofthepartsandcomponents.Microarcoxidationtechnologycangrowceramiccoat