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题名	镁合金表面微弧氧化膜的制备与摩擦学性能研究
作者	郭洁
学位类别	博士
答辩日期	2009-05-25
授予单位	中国科学院研究生院
导师	阎逢元 ; 王立平
关键词	镁合金 微弧氧化 干摩擦 油润滑 Magnesium alloy Micro-arc oxidation Tribological properties Oil lubrication
学位专业	物理化学（含：化学物理）
中文摘要	镁及其合金材料因其高的比强度，良好的空间稳定性，加工性能和可回收性能，被越来越多地应用于航空工业、汽车工业和电子通讯产业中。尤其是汽车工业，成为近年来推动镁应用技术发展的主要动力，使用镁合金发动机组可以有效减轻汽车的重量，提高燃油利用率，降低环境的污染，对实现可持续发展具有重大的现实意义。但镁合金的抗磨损和耐腐蚀性能较差，严重制约其进一步应用。微弧氧化是在阳极氧化基础上发展而来的新兴表面处理技术。利用该工艺，在轻合金表面通过微等离子体放电，经由复杂的电化学、等离子体化学和热化学过程，可以原位生长氧化物陶瓷膜层，从而可有效拓展轻质合金的应用范围。本论文主要考察了反应时间，正、负电流密度，以及基础电解液对微弧氧化膜形成过程和薄膜厚度的影响，探讨了镁合金表面微弧氧化膜成膜机理，系统分析了微弧氧化膜的形貌、结构、成分、摩擦磨损性能，以及薄膜的摩擦磨损机制，并通过在电解液中添加适当的添加剂，在氧化膜中引入聚四氟乙烯纳米颗粒，从而为进一步提高镁合金的耐腐蚀抗磨损性能进行了有益的探索。获得的主要结论如下： 1. 电参数工艺研究表明，随着反应时间的增加，微弧氧化膜厚度增加，但当反应时间达到一定长度后，微弧氧化膜厚度将保持不变；随着反应时间的继续延长，微弧氧化膜发生烧蚀。正电流密度对氧化膜的生长起主要作用，负电流密度则有利于提高氧化膜的表面微孔孔径均匀性。 2. 基础电解液的组成对氧化膜的结构和性能有决定性的作用，比较碱性磷酸盐，铝酸盐和硅酸盐三种电解液中得到的微弧氧化防护膜，发现在硅酸盐电解液中得到的氧化膜结构最为致密，硬度最高，成分也最为复杂。 3. 作为一种原位生长的类陶瓷膜，镁合金微弧氧化膜与基底镁合金的结合力要大于氧化膜本身的内聚力，在外界较大的压力下氧化膜的失效从氧化膜内部开始。 4. 微弧氧化膜的耐磨性能优良，其在干摩擦下的摩擦系数较高，而在油润滑条件下的摩擦系数显著降低。镁合金的磨损机理以磨粒磨损为主，而微弧氧化膜的磨损机理以脆性断裂为主。三种常用基础电解液（碱性磷酸盐、铝酸盐、硅酸盐）得到的微弧氧化膜中，以硅酸盐膜层在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能最佳，这主要归因于硅酸盐膜层的高硬度、致密性以及表面的多孔结构。 5. 在碱性磷酸盐电解液中添加聚四氟乙烯纳米颗粒，通过微弧氧化反应过程成功的将聚四氟乙烯纳米颗粒引入微弧氧化膜中。使微弧氧化膜具有了更好的抗腐蚀，抗磨损性能，同时具有一定的疏水性能，获得了一种性能优越的结构功能一体化的微弧氧化复合膜。
学科主题	先进涂层与环境行为
公开日期	2012-11-05
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/1661]
专题	兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	郭洁. 镁合金表面微弧氧化膜的制备与摩擦学性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2009.

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