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1、在8g/L Na2SiO3?9H20-6g/L(NaPO3)6-4g/L Na2WO4?2H2O-2g/L Na5P3O10電解液體系中,采用直流脈沖模式,以電流密度為10A/dm2,頻率為500HZ,占空比為50%的電參數(shù)對(duì) TC4鈦合金進(jìn)行微弧氧化。通過第二相顆粒(β-SiC、γ-Al2O3、κ-Al2O3、m-ZrO2)的相變和分解探索了熔池溫度;并通過第二相顆粒的分布尋找放電通道;首次通過長(zhǎng)距離顯微鏡觀察了火花和熔池的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
2、探索了TC4鈦合金微弧氧化膜的生長(zhǎng)方式及成膜機(jī)理與模型。
研究結(jié)果表明:氧化電壓是微弧氧化膜層生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力。微弧氧化前10min電壓隨時(shí)間的增長(zhǎng)速率明顯高于10-120min。前十分鐘電壓隨時(shí)間的變化呈Logistic S型指數(shù)曲線遞增規(guī)律,10min-120min內(nèi)電壓隨時(shí)間呈低斜率線性變化規(guī)律,方程為:
(1)V=541.2749-571.9594/(1+t/1.49761)1.10423(0<t<10min)<
3、br> (2)V=486.83797+0.2615t(10≤t<120min)
膜層厚度、粗糙度及熔池尺寸隨終止電壓的增加而增加,熔池的尺寸隨著膜層厚度的增加服從二次多項(xiàng)式y(tǒng)=-114.99725+7.85254x-0.06728x2,其中x為膜層厚度,y為熔池尺寸。通過γ-Al2O3、κ-Al2O3、m-ZrO2的相變,β-SiC的相變及分解判定微弧氧化過程中熔池溫度分布不均,存在一個(gè)溫度范圍:最低溫度小于1223K,最高
4、溫度大于3143K。氧化過程中,火花和熔池呈一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,隨著微弧氧化的進(jìn)行,火花擊穿膜層產(chǎn)生熔池,火花尺寸與熔池尺寸的變化規(guī)律一致,都在不斷增大,兩者尺寸相當(dāng),但熔池的尺寸略小于火花尺寸。隨著氧化時(shí)間的增加,火花密度不斷減少,火花持續(xù)的時(shí)間不斷增加。電壓快速增長(zhǎng)階段、電壓轉(zhuǎn)折階段、電壓穩(wěn)定增長(zhǎng)階段的火花尺寸分別為9.9μm、23.8925μm、108.46μm,熔池的直徑分別為12.645μm、28.84μm、112.56μm,火花
5、密度分別為132個(gè)/cm2、18個(gè)/cm2、4個(gè)/cm2,火花持續(xù)的時(shí)間分別為0.07s、0.55s、3.315s。
微弧氧化成膜過程中,膜層與基體是通過犬牙交錯(cuò)方式結(jié)合的,在膜層與基體的交界面,能明顯觀察到放電通道的存在,尺寸約為0.6nm。微弧氧化過程中火花等離子體對(duì)膜層的擊穿首先發(fā)生在膜層的薄弱處,放電類型分為三種,分別發(fā)生在膜層表面,膜基交界面,膜層中間。火花對(duì)膜層的擊穿方式是環(huán)環(huán)相扣式擊穿,火花沿放電通道放電直達(dá)基體
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