| ADC12铝合金PEO涂层生长行为及疲劳性能研究 |
| 英文题名 | Research on growth behavior and fatigue property of PEO coatings prepared on ADC12 aluminium alloy
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| 杨苗苑
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| 导师 | 夏原
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| 2016
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| 学位授予单位 | 中国科学院大学
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| 学位授予地点 | 北京
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| 学位类别 | 硕士
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| 学位专业 | 工程力学
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| 摘要 | 压铸铝硅合金是汽车发动机缸体轻量化的首选材料，但铝合金缸体内壁耐磨性较差仍制约其广泛应用。针对这一问题，本文提出高频率等离子体电解氧化（High-frequency Plasma Electrolytic Oxidation, HPEO）的新方法，对内表面、高硅铝合金进行了陶瓷化处理。研究获得了优化的工艺参量，并对高频作用下陶瓷层的生长机制进行了研究。针对发动机缸体缸筒承受冷热交变的热循环载荷作用，本文着重研究了高强ADC12铝合金HPEO涂层的疲劳特性。本文通过调整脉冲频率、负向电流及阴阳极面积比等参量，研究了ADC12铝合金PEO涂层生长速率及性能演变规律，并探索了负向电流对平面和曲面PEO涂层生长行为的影响，分析了PEO涂层微结构与ADC12铝合金疲劳特性的内在关联。 研究表明，随脉冲频率的增加，涂层的厚度及硬度均先持续增加，频率为1500Hz时，厚度及硬度均达到峰值，涂层生长速率最高达1.7µm/min，涂层生长过程的伏安特性呈现负向电压异常增加现象。 研究了发动机缸体内壁PEO优化工艺。结果表明：随着阴阳极面积比的增加，涂层的生长速率逐渐增加，在面积比为0.3时达峰值；正负向电流密度比在0.8-1.2之间时，可获得优异的耐磨陶瓷层；通过提升正负向电流密度比可实现曲面PEO涂层生长速率的提升。分析发现，在相同负向电流条件下，平面PEO涂层的生长速率及性能高于曲面PEO涂层的相关特性。 高强ADC12铝合金疲劳试验表明，疲劳寿命Nf=1.3×105时，裂纹主要由次表层处的孔洞缺陷引起。疲劳寿命Nf=1.05×107时，疲劳裂纹的萌生是由试样表面存在的缺陷及杂质引起的；PEO处理45min时，使疲劳强度降低了27%。 研究发现，PEO处理后疲劳裂纹均起源于外部涂层。随着加载应力的增加，试样的疲劳破坏模式，由单疲劳源平面断裂模式，向多疲劳源同时发生裂纹扩展的非平面断裂模式转变，多疲劳源位于不同平面，且断口发生分层现象，甚至会发生涂层的剥落破坏。PEO处理时间的增加，会导致涂层的破坏形式发生改变。 关键词：脉冲频率、圆筒内壁、PEO、负向电流、疲劳行为 |
| 索取号 | 31329
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 学位论文
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59462
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| 专题 | 先进制造工艺力学实验室
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
杨苗苑. ADC12铝合金PEO涂层生长行为及疲劳性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.
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