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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)鋅苤縣／J大々UDC密級(jí)學(xué)位論文鎂合金微弧氧化陶瓷膜成膜過(guò)程分析及其摩擦磨損特性研究作者姓名：蘇開(kāi)云指導(dǎo)教師：董允教授東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科類別：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：材料學(xué)論文提交日期：2014年6月論文答辯日期：2014年6月學(xué)位授予日期：2014年7月答辯委員會(huì)主席：宗亞平教授評(píng)閱人：東北大學(xué)齊西偉教授燕山大學(xué)徐瑞教授東北大學(xué)20l4年6月萬(wàn)方數(shù)據(jù)AThesisinMaterialsScienceStudiesontheprocessofFormingMicro—arcoxidationCeramicCoatingsonMagnes
2、iumAlloyandCeramicCoatings，p●』●1J●IrlCtlonancIWearDr0DertleSBySuKaiyunSuperVisor：ProfessorDongY．unNortheasternUniVersityJune2014萬(wàn)方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的。論文中取得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：茍前云日期：W≯．分、
3、乏。．學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解東北大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人同意東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索、交流。作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)上交流的時(shí)間為作者獲得學(xué)位后：學(xué)位論文作者簽名：荀、哥弓導(dǎo)師簽名_守厶簽字日期：¨≯坤易，弓。簽字日期：’物峰．z·≥，萬(wàn)方數(shù)據(jù)壅i!盤堂塑±鱟焦迨塞塑墨鎂合金微弧氧化陶瓷膜成膜過(guò)程分析及其摩擦磨損特性研究摘要利用微弧氧化技術(shù)在AZ91D鎂合金表層制備原位生長(zhǎng)的具有冶金結(jié)合強(qiáng)度的陶瓷膜層，以膜層厚
4、度與結(jié)合力為評(píng)判因素，通過(guò)改善電解液成分配比和實(shí)驗(yàn)電參數(shù)來(lái)確定成膜最佳工藝。綜合利用xRD、EDS等測(cè)試方法測(cè)試了陶瓷膜的相組成與元素分布情況；利用SEM觀察了陶瓷膜的表層形貌及內(nèi)部花樣形貌，通過(guò)分析不同時(shí)間試樣膜層的元素分布探索了微弧氧化成膜的傳質(zhì)過(guò)程；采用銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)將孔隙率不同的膜層在相同摩擦條件下進(jìn)行在油潤(rùn)滑磨損，分析了油潤(rùn)滑條件下的磨損機(jī)制。運(yùn)用正交試驗(yàn)方法，以陶瓷膜層厚度和結(jié)合力作為對(duì)比依據(jù)篩選出了本實(shí)驗(yàn)的最佳電解液配方為：硅酸鈉99／L，磷酸鈉59／L，氫氧化鉀69／L，氟化鈉29／L，EDTA二鈉19／L。同樣通過(guò)正交方法和控制變量法確定了
5、最佳的工作電參數(shù)為：微弧氧化時(shí)間40min，電流密度5A／dm2，頻率300Hz，占空比20％。陶瓷膜層主要相為MgO、M92Si04、MgAl204及M93(P04)2，MgO相含量增長(zhǎng)最快。微弧氧化初期，試樣表面生成一層致密的氧化膜，隨著電荷在氧化膜兩端積累逐漸擊穿，陶瓷膜層進(jìn)入外生長(zhǎng)階段，此時(shí)電解液中的硅酸根離子、磷酸根粒子、氧離子以及與基體反應(yīng)生成的鋁酸根離子進(jìn)入到膜層內(nèi)部與單質(zhì)鎂和鎂離子發(fā)生反應(yīng)生成一系列陶瓷相；但隨著反應(yīng)進(jìn)行，膜層表面孔洞減少，酸根離子不再那么容易進(jìn)入到膜層內(nèi)部放電區(qū)域，只有離子半徑較小的氧離子可以較為容易的進(jìn)入到膜層內(nèi)部，所以反應(yīng)后期
6、主要形成的陶瓷相為氧化鎂；通過(guò)對(duì)不同元素的能譜和xRD分析發(fā)現(xiàn)，陶瓷膜的表層富含種類多樣的陶瓷相，而膜層內(nèi)部主要為氧化鎂陶瓷相，這是因?yàn)殡S著反應(yīng)進(jìn)行，內(nèi)部放電擊穿溫度和能量逐漸升高，由于熔點(diǎn)較低，反應(yīng)初期形成的氧原子比較高的陶瓷相載體在高溫下被重新融化，并在高電壓下分解為等離子體。由于鎂離子有著較容易地結(jié)合，氧的等離子體可以立即反應(yīng)生成氧化鎂陶瓷相。熔融物噴發(fā)通道由內(nèi)到外也是一個(gè)溫度快速降低的通道，噴發(fā)出的不同陶瓷相因?yàn)槠淠厅c(diǎn)不同在通道內(nèi)的不同位置固化形成新的陶瓷相，所以各個(gè)元素在膜層內(nèi)有著一定規(guī)律一TT—萬(wàn)方數(shù)據(jù)查I墾盤堂墮±芏堡逾童塑堊的分布。油潤(rùn)滑中膜層孑
7、L洞的儲(chǔ)油作用有利于提高膜層的耐磨性，磨損率減小到干摩擦條件下的1／1O左右。通過(guò)分析黏性物質(zhì)的湍流數(shù)學(xué)建模簡(jiǎn)化雷諾偏微分方程，可以推測(cè)出油潤(rùn)滑磨損時(shí)油膜與摩擦副和陶瓷膜層的應(yīng)力關(guān)系，估算出油膜的厚度。通過(guò)觀察磨損形貌，結(jié)合陶瓷膜層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)陶瓷膜層的磨損機(jī)理主要是疲勞磨損。關(guān)鍵詞：鎂合金微弧氧化工藝參數(shù)擴(kuò)散機(jī)制摩擦磨損特性一III。萬(wàn)方數(shù)據(jù)壟i墾盤堂塑±堂焦迨塞△墜§鯉魚!Studies0ntheprocessofFormingMicro—arcoxidationCeramicC0atings0nMagnesiumAlloyandCeramicCoatin
8、gs’ft
