使用微弧氧化技術(shù)提高鋁合金攪拌摩擦焊焊縫性能.pdf

1、本研究使用微弧氧化(Micro-arc Oxidation)技術(shù)在鋁合金及其攪拌摩擦焊焊縫表面制備陶瓷膜層，研究了工藝參數(shù)對陶瓷膜層耐蝕性能的影響，并分析了在相同工藝參數(shù)下，鋁合金及其攪拌摩擦焊焊縫的成膜機理。實驗采用硅酸鹽體系制備陶瓷膜層，添加劑為氫氧化鈉。使用日本理學(xué)D-MAXIIA型X射線衍射儀(XRD)對陶瓷膜層進行相組成測試，使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)及掃描電子顯微鏡(SEM)觀察陶瓷膜層的表面形貌，并利用Imag

2、epro-plus軟件測定微弧氧化膜層的表面孔隙率及孔徑，使用金相定量分析光學(xué)顯微鏡觀察陶瓷膜的截面形貌，膜層厚度由Imagepro-plus軟件測量得到，使用激光共聚焦掃描顯微鏡(CLSM)評價陶瓷膜層的表面粗糙度。通過電化學(xué)工作站(IVIUMSTAT)對陶瓷膜層的耐腐蝕性能進行評價，并使用Zsimpwin軟件對實驗結(jié)果進行分析，評價陶瓷膜層的耐腐蝕性能。實驗改變的工藝參數(shù)如下:硅酸鈉濃度(10g/L，15g/L，20g/L)、電流密

3、度(7A/dm2，10A/dm2，12A/dm2，15A/dm2)、電源頻率(300Hz，500Hz，700Hz，900Hz)、氧化時間(20min，40min，60min)。實驗結(jié)果表明:隨著硅酸鈉濃度的升高，陶瓷膜層中γ-Al2O3的含量降低，陶瓷膜層的表面孔隙率及孔徑不斷減小，膜層的厚度及表面粗糙度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其耐腐蝕性能隨著硅酸鈉濃度的升高而升高，當(dāng)硅酸鈉濃度為20g/L時，陶瓷膜層的耐腐蝕性能最佳;隨著電流密度的增

4、加，陶瓷膜層中γ-Al2O3的含量隨之降低，其表面孔隙率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，膜層膜表面微孔的孔徑、表面粗糙度及厚度越來越大，膜層的耐腐蝕性能先上升后下降，當(dāng)電流密度為10A/dm2時，膜層的耐腐蝕性能最佳;隨著頻率的上升，陶瓷膜層中γ-Al2O3的含量降低，膜層的表面孔隙率呈增大趨勢，孔徑及表面粗糙度呈減小趨勢，膜層厚度先上升后下降，膜層的耐腐蝕性能不斷上升，當(dāng)電源頻率為900Hz時，膜層的耐腐蝕性能最佳;隨著氧化時間的延長，陶瓷膜

5、層中γ-Al2O3的含量降低，表面孔隙率呈現(xiàn)下降趨勢，孔徑、表面粗糙度及厚度呈現(xiàn)增大趨勢，膜層的耐腐蝕性降低，當(dāng)氧化時間為20min時，膜層的耐腐蝕性能最佳。鋁合金基體的致密層的厚度、疏松層的厚度及總厚度均低于FSW焊縫基體，這是因為FSW焊縫的起弧電壓低于鋁合金的起弧電壓(181V＜260V)，F(xiàn)SW焊縫停留在普通陽極階段及火花放電現(xiàn)象階段的時間短，且由于火花放電階段的成膜速率較低，故在火花放電階段停留的時間越短，陶瓷膜層的厚度越大。