IMECH-IR  > 先进制造工艺力学重点实验室
ADC12铝合金PEO涂层生长行为及疲劳性能研究
Alternative TitleResearch on growth behavior and fatigue property of PEO coatings prepared on ADC12 aluminium alloy
杨苗苑
Thesis Advisor夏原
2016
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline工程力学
Abstract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
Call Number31329
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59462
Collection先进制造工艺力学重点实验室
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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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