【摘 要】
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镁合金被认为是最轻的金属结构材料,是轻量化的最佳候选材料。但是,镁的化学活性高,使得其耐蚀性较差,从而导致其应用受到限制。微弧氧化技术是一种在基体表面原位生成陶瓷氧化膜层的表面处理技术,可用于改善镁合金的耐蚀性。本文以MB8镁合金为研究对象,基于复合电介质击穿放电理论和微弧氧化技术,结合数值模拟,有效地改善了传统微弧氧化膜层致密层薄、耐蚀性差的问题,确定了制备复合电介质微弧氧化膜层的技术条件,提出
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镁合金被认为是最轻的金属结构材料,是轻量化的最佳候选材料。但是,镁的化学活性高,使得其耐蚀性较差,从而导致其应用受到限制。微弧氧化技术是一种在基体表面原位生成陶瓷氧化膜层的表面处理技术,可用于改善镁合金的耐蚀性。本文以MB8镁合金为研究对象,基于复合电介质击穿放电理论和微弧氧化技术,结合数值模拟,有效地改善了传统微弧氧化膜层致密层薄、耐蚀性差的问题,确定了制备复合电介质微弧氧化膜层的技术条件,提出了复合电介质微弧氧化的成膜机理,并进行了复合电介质微弧氧化膜层的电化学性能研究。探究了电解液浓度对复合电介质微弧氧化膜层MgF2/MgO质量比的影响规律,利用XRD、SEM、EDS对复合电介质微弧氧化膜的物相组成、微观形貌、元素分布进行了研究,确定了MgF2/MgO质量比与致密层厚度的关系,当氧化膜层MgF2/MgO质量比为1.3时,致密层厚度最大约为2.5μm。使用COMSOL Multiphysics软件对氧化膜层进行了氧化膜层生长的模拟以及电热耦合场仿真分析,明确了MgF2电介质首先发生放电击穿,尚未发生放电击穿的MgO电介质对MgF2电介质的喷发有阻挡作用,MgF2电介质可促进MgO电介质的放电击穿,揭示了微弧氧化膜层的成膜机理。对复合电介质微弧氧化膜层进行了电化学腐蚀性能研究,得到了实验条件下,膜层的MgF2/MgO质量比为1.3时,氧化膜层的耐腐蚀性能最佳,并确定了最佳的微弧氧化工艺条件为:KF浓度140 g/L、KOH浓度20 g/L、氧化时间6 min、通氧量0.01 L/s、电压130 V、处理温度20℃。本研究制备的MgF2/MgO质量比为1.3的复合电介质微弧氧化膜层,与基体相比腐蚀电位提高了1.456 V、腐蚀电流密度减小了3个数量级,为后续改善传统微弧氧化膜层致密层薄、耐蚀性差的问题探索了新途径。
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