鋁合金微弧氧化陶瓷層的力學(xué)性能研究.pdf

1、本課題對經(jīng)微弧氧化處理的鋁合金拉伸性能、本構(gòu)方程、陶瓷層剝落失效機(jī)理進(jìn)行了試驗(yàn)研究及分析。運(yùn)用有限元軟件模擬了拉伸、劃痕過程中模型表面與界面的應(yīng)力-應(yīng)變規(guī)律,采用SEM、XRD、EDS檢測不同氧化電流密度下陶瓷層的顯微結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)和成分含量,獲得了鋁合金微弧氧化陶瓷層的力學(xué)性能資料,得出以下結(jié)論:
　　1鋁合金經(jīng)微弧氧化后的拉伸性能
　　(1)試樣的延伸率隨著陶瓷層厚度的增加先增大后減小,屈服強(qiáng)度隨陶瓷層厚度的增加先減小后增

2、大,抗拉強(qiáng)度隨陶瓷層厚度增加而增大。
　　(2)氧化電流密度為10A/dm2比8A/dm2的試樣屈服強(qiáng)度高,抗拉強(qiáng)度沒有太大變化,且前者陶瓷層斷口裂紋數(shù)量較多且紊亂,后者裂紋密度較小。
　　2鋁合金微弧氧化陶瓷層本構(gòu)方程
　　根據(jù)彈塑性理論建立了鋁合金微弧氧化陶瓷層在達(dá)到屈服強(qiáng)度后的本構(gòu)模型。運(yùn)用Matlab求解得出本構(gòu)模型參數(shù),使鋁合金微弧氧化陶瓷層非線性階段的本構(gòu)方程定量化。
　　3陶瓷層脫落失效機(jī)理分析

3、r>　　(1)氧化電流密度為8A/dm2模式下生成的陶瓷層,在劃痕作用下陶瓷層剝落是由于鋁合金塑性變形引起。
　　(2)氧化電流密度為10A/dm2模式下生成的陶瓷層,在劃痕作用下由于界面處內(nèi)應(yīng)力較大,引起其界面處彈性勢能釋放,導(dǎo)致陶瓷層剝落。
　　(3)在微弧氧化制備工藝相同情況下,當(dāng)陶瓷層厚度小于7μm時,電流密度為10A/dm2模式下生成的陶瓷層臨界載荷比電流密度為8A/dm2模式下略高;陶瓷層厚度大于8μm時,前者比

4、后者略低。
　　(4)在微弧氧化制備出相同試樣情況下,劃痕法向載荷越大陶瓷層臨界載荷越小。
　　4有限元模擬劃痕實(shí)驗(yàn)
　　(1)劃痕壓頭在相同的法向和切向位移載荷下,陶瓷層越薄,越容易從鋁合金上剝離。
　　(2)劃痕壓頭法向力越大,陶瓷層應(yīng)變越大,且鋁合金也出現(xiàn)塑性變形。
　　(3)劃痕壓頭法向力越大,模型受剪應(yīng)力越大,模型表面與界面剪應(yīng)力變化一致,且界面處剪應(yīng)力最大。同時發(fā)現(xiàn)壓頭的法向載荷比切向載荷對陶瓷