鋁合金表面陽(yáng)極氧化膜的耐熱性能研究.pdf

1、鋁合金由于具有高的比強(qiáng)度、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能、優(yōu)良的抗大氣腐蝕能力、優(yōu)異的加工性能等特點(diǎn)在航空、航天等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。陽(yáng)極氧化技術(shù)對(duì)鋁及其合金進(jìn)行表面處理后可提高鋁合金的耐蝕及耐磨性能,在實(shí)際應(yīng)用中已成為鋁合金表面處理比不可少的工藝之一。隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展,各類(lèi)飛行器飛行速度不斷提高,工作環(huán)境越來(lái)越苛刻,飛機(jī)器其表面的熱沖擊問(wèn)題和氣動(dòng)加熱十分突出。對(duì)材料要求有足夠的飛行強(qiáng)度和剛度,從而要求作為結(jié)構(gòu)材料的鋁合金必須承受高的熱負(fù)荷,但鋁合金表

2、面陽(yáng)極氧化膜由于與鋁合金基體熱膨脹系數(shù)差異而在熱環(huán)境中產(chǎn)生熱應(yīng)力,甚至開(kāi)裂,導(dǎo)致氧化膜的防護(hù)作用失效。因此,本文對(duì)比分析了航空航天領(lǐng)域常用的2024、7075、6063鋁合金表面陽(yáng)極氧化膜的開(kāi)裂行為,研究陽(yáng)極氧化電流密度、陽(yáng)極氧化時(shí)間、電解液中冰乙酸添加量對(duì)三種鋁合金表面陽(yáng)極氧化膜耐熱性能的影響。
　　研究結(jié)果表明,2024、7075、6063三種鋁合金在陽(yáng)極氧化過(guò)程中生長(zhǎng)速率不同,其中2024鋁合金生長(zhǎng)率最低為0.13μm/mi

3、n。三種合金表面的陽(yáng)極氧化膜的硬度變化順序?yàn)?6063鋁合金>7075鋁合金>2024鋁合金。2024鋁合金表面的陽(yáng)極氧化膜具有較低的彈性模量值(34.331Gpa),低于7075鋁合金表面陽(yáng)極氧化膜的(66.350GPa)和6063鋁合金表面陽(yáng)極氧化膜(94.447GPa)。
　　對(duì)三種鋁合金表面的陽(yáng)極氧化膜進(jìn)行耐熱性測(cè)試后發(fā)現(xiàn),對(duì)于2024鋁合金和7075鋁合金,增加氧化膜形成過(guò)程中的電流密度、延長(zhǎng)陽(yáng)極氧化時(shí)間會(huì)增加陽(yáng)極氧化膜

4、熱處理過(guò)程中的開(kāi)裂行為;0.1mol/L冰乙酸加入到草酸電解液中后會(huì)增加形成陽(yáng)極氧化膜的熱開(kāi)裂行為,但冰乙酸填量增加后,形成的陽(yáng)極氧化膜開(kāi)裂行為增加。不同鋁合金在相同陽(yáng)極氧化工藝下制備的陽(yáng)極氧化膜熱開(kāi)裂趨勢(shì)為2024>7075>6063鋁合金。
　　基于彎曲梁理論的數(shù)學(xué)模型和有限元方法,對(duì)相同工藝條件、相同厚度下的陽(yáng)極氧化膜內(nèi)熱應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算,表明相同的熱環(huán)境下鋁合金表面陽(yáng)極氧化膜內(nèi)熱應(yīng)力6063>7075>2024。并用XRD、差