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铸造Al-Si合金具有良好的力学性能和铸造性能,应用前景广阔。但Al-Si合金硬度低,耐磨性差,常常限制了其广泛应用。利用PEO技术对Al-Si合金进行表面处理,可在其表面形成具有高绝缘性、高硬度、耐磨、耐腐蚀、耐高温等优异性能的陶瓷膜,对改善Al-Si合金表面性能、扩大Al-Si合金的应用范围具有重要的现实意义。本文以ZL101合金的等离子体电解氧化为研究对象,通过对PEO电解液组分、电源控制参数、膜层的组成与结构以及膜层性能的研究,得出了它们之间相互影响的一些规律,并通过对ZL101的初始PEO膜形成过程的分析,探讨ZL101的PEO过程的化学反应和膜层形成机理。研究结果表明:电解液体系中的KOH和Na2SiO3浓度显著影响ZL101的PEO过程。随着KOH浓度的增加,PEO的起弧电压下降,PEO反应容易进行;但KOH浓度超过3g/L时,PEO反应激烈,不利于膜层的生长。随着Na2SiO3浓度的增加,电流和电压呈增大的趋势。电解液中KOH和Na2SiO3浓度的合理浓度分别为3g/L和15g/L。EDX和XRD分析结果表明, ZL101的PEO膜主要成分为γ-Al2O3,α-Al2O3,SiO2及莫来石(3Al2O3·2SiO2)。随着PEO处理时间的增加,ZL101的膜层的莫来石含量增加,γ-Al2O3逐渐向α-Al2O3转化。膜层图像定量分析结果表明,在恒压300V的条件下,膜层表面孔隙数量较多、孔径较小、分布比较均匀,但是膜层较薄;在恒压400V的条件下,膜层表面孔隙数量较少、孔径较大、膜层较厚,但空隙分布不均匀。PEO处理显著提高ZL101在NaCl和HCl溶液中的耐蚀性,在KOH浓度3g/L和电流密度12A/dm2的工艺条件下获得PEO膜层具有最佳的耐蚀性。PEO膜还能显著提高ZL101的高温抗氧化能力,经550℃、8h氧化试验后,膜层无明显的凸起和脱落。在PEO初始阶段,PEO膜同时在α(Al)相和β(Si)相上形成,两相上的膜层均有大量类似火山喷发口的孔洞;随着处理时间的延长,膜层覆盖面积增加,孔洞数量减少。ZL101的PEO过程经历了阳极氧化,氧化膜击穿、等离子体放电等阶段,在等离子体放电条件下发生一系列复杂的化学和电化学反应,形成以Al2O3和SiO2为主要组成的陶瓷膜。