鈦合金微弧氧化工藝參數(shù)及氧化膜摩擦磨損特性的研究.pdf

1、鈦合金以其特有的密度小、比強度高、耐蝕性優(yōu)良和生物相容性好等優(yōu)點，在眾多的工程實踐領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，但隨著國防、船舶及航空航天事業(yè)的發(fā)展，對鈦合金表面性能要求不斷提高，而微弧氧化技術(shù)是提高鈦合金表面性能的有效方法。鈦合金經(jīng)過微弧氧化處理后，其表面生長出致密的氧化膜，該氧化膜具有高硬度、與基體結(jié)合強度高、耐磨和耐蝕等特點，由此解決工程應(yīng)用中提出的諸多表面性能難題。
　　鈦合金微弧氧化膜由膜層表面到基體依次由疏松層、致密層和過渡層組

2、成，其中致密層是決定鈦合金微弧氧化膜性能的關(guān)鍵，但目前國內(nèi)外研究學者對鈦合金微弧氧化膜生長機制的研究尚不夠全面，對生成優(yōu)質(zhì)氧化膜的試驗研究還需深入研究，特別是工程應(yīng)用方面的工藝研究和推廣還不夠成熟。故本文對鈦合金微弧氧化膜制備工藝及其摩擦磨損性能進行了較系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)了大比例生長致密層的優(yōu)化工藝，為實際應(yīng)用提供了有價值的參考數(shù)據(jù)。
　　為此，本文采用非對稱雙極性交變脈沖電源，研究了不同電解液體系多因素交叉條件下，如何匹配工藝參數(shù)

3、和電參數(shù)，有效調(diào)節(jié)氧化膜生長狀態(tài)和膜層中高品質(zhì)相的含量，深入地研究了工藝參數(shù)對氧化膜顯微結(jié)構(gòu)、相組成、摩擦磨損性能的影響，歸納優(yōu)化出了微弧氧化工藝控制數(shù)學模型。
　　首先，在弱堿性電解液中進行大量微弧氧化試驗，利用渦流測厚儀、X射線衍射儀、掃描電鏡等檢測儀器，對不同電解液體系、電解液參數(shù)、電參數(shù)、氧化時間等參數(shù)下制備的氧化膜的厚度、形貌、相比例進行了研究，得出了工藝參數(shù)和電參數(shù)對氧化膜的影響規(guī)律；在此基礎(chǔ)之上，進一步采用正交試驗方

4、法分別對電參數(shù)、工藝液參數(shù)及氧化時間進行優(yōu)化，歸納出最佳工藝參數(shù)組合來提高氧化膜中致密層比例和有益相的含量。
　　然后，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論結(jié)合均勻設(shè)計法，建立了鈦合金微弧氧化工藝參數(shù)與氧化膜性能指標之間的輸入輸出模型，實現(xiàn)了對氧化膜厚度及各相比例可控制和可預測。
　　再后，對微弧氧化槽引入正交輔助磁場也進行了初步探討，研究了輔助磁場對鈦合金微弧氧化過程的影響狀態(tài)。指出了輔助磁場的作用。
　　最后，對鈦合金微弧氧化膜的摩擦

5、磨損性能進行了研究。通過對制備氧化膜的摩擦磨損試驗，探討了工藝參數(shù)和電參數(shù)與氧化膜摩擦磨損性能的關(guān)系。同時對引入附加磁場制備的氧化膜與常規(guī)條件下制備的氧化膜進行摩擦磨損對比試驗，歸納了附加磁場對微弧氧化膜摩擦磨損性能的影響規(guī)律，分析了附加磁場對氧化膜摩擦磨損性能產(chǎn)生影響的原因。
　　結(jié)果表明：微弧氧化膜制備工藝直接影響氧化膜的性能，本論文通過對制備工藝的研究，實現(xiàn)了氧化膜生長過程的預測、控制與優(yōu)化，大大改善了氧化膜的性能，使氧化膜