文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
具有放电回路的镁合金微弧氧化脉冲电源研制
姓名:李泽
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:马跃洲
20090427
摘要微弧氧化是在阳极氧化工艺的基础上发展起来一种表面改性新技术,它利用微区电弧放电在金属表面生成陶瓷状氧化膜。本文根据微弧氧化处理过程中的工艺要求和现象,以自行研制的多功能脉冲微弧氧化电源为试验平台,通过对膜层生长过程的探讨了镁合金微弧氧化膜层形成机理,提出微区电弧放电模型;根据对系统负载特性的分析提出微弧氧化对电源的要求,并据此设计了一种新型的带放电回路的微弧氧化脉冲电源。研究表明,微弧氧化过程主要分为阳极氧化、微弧放电、大弧放电三个阶段。完成的微小区域内的电弧放电,使生成的氧化物经历骤热骤冷过程,从而可获得非平衡组织结构的金属氧化物膜层。微区电弧放电主要分为电解、放电、氧化、电解产生氧气等五个条件。通过对微弧氧化系统电压、电流信号的采集和分析发现负载阻抗随时间的增加是逐渐增加的,并用拟合出在频率⒄伎毡ナ钡南低匙杩褂处理时间的关系式。研究发现,微弧氧化过程中负载特性可以用电路来简单等效,并求出了膜层厚度与工艺参数之间的对应公式。分别采用直流电压、单极性脉冲、双极性脉冲、带放电回路的电源形式分别进行微弧氧化实验,发现电源形式对镁合金微弧氧化过程起着关键性的作用。带放电回路的脉冲形式能极大抑制微弧氧化的大弧倾向,因此具有较好的处理效果。研究了恒定电压、电流下微弧氧化陶瓷膜的生长速率,发现在在恒流模式下膜层生长效率较高。探求脉冲作用时间与冷却时间之间的关系,发现在频率绷秸叩淖罴雅浔仁:根据负载特性研究表明,阻性和容性是微弧氧化负载的主要特点,放电回路的引入能解决其电容性在微弧氧化过程中造成电弧持续燃烧的问题。据此设计了一种新型的带放电回路的微弧氧化脉冲电源。电源使用串联实现脉冲放电间隙放电回路、并联实现电源的大功率输出;控制系统以单片机为核心,利用其高速输入口进行同步信号采集和高速输出口产生驱动信号;用数字调节方式获得恒流、恒压输出特性。研制的样机在运行中表现出良好的稳关键字:微弧氧化,负载特性,脉冲电源,放电回路微弧氧化膜层是由一系列离散的微区电弧放电产生的金属氧化物累积形成,瞬间冷却等四个过程。其产生电弧放电的必要条件是:试样表面存在氧气气泡并承受强电场。微弧氧化成膜主要包括电解液、初始膜层、导电通道、高压电场及水的定性和可靠性。具有放电同路的镁合金微弧氧化脉冲电源研制
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髫首醐日期:沙声岁月歹日期:沙年兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明洌歹月多原创性声明学位论文版权使用授权书他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其由本人承担。作者签名:校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。导师签名:
第滦髀微弧氧化表面处理技术.⒒⊙趸际醪敕⒄二十世纪三十年代初,虰献餮芯恐蟹⑾郑诘缃庖褐的金属在高压电场作用下,表面会出现火花放电现象,放电火花对金属表面有破高于火花时的电压进行处理馕Q艏趸於顺醪降睦砺刍 V钡年,,当在铝及其合金的样品上施加的电压高于火花区电压时,却获得了高质量的氧化膜层,它具有很好的耐磨损、耐腐蚀性能俄科学工作者认为这一方法的机理十分复杂,在材料表面陶瓷氧化层的形成过程中,除了阳极氧化、电化学沉积反应存在外,其他化学绺呶禄А⒌壤胱犹寤学⑽锢如结晶、熔融、高温相变、电泳等窒笠捕加兄匾5淖饔茫欢⒒微等离子体窒蠛吞沾裳趸愕男纬墒瞧渲匾5奶卣鳎圆捎昧宋⒒⊙趸同性能的微弧氧化陶瓷膜。如等【勘ǖ溃粱寰⒒⊙趸砗螅依据基体的厚度和氧化膜的相对深度,可以使它的有效杨氏模量提高ァ损膜。取】在铝合金基体上制备了厚度在~“捕仍洌臀履芰筛叽的耐热冲击膜:等】在柴油机的铝合金活塞上制各出厚度达癿的耐热保护膜。【康仍诼梁兔竞辖鹕现备了具有极强耐腐蚀能力的陶瓷膜;另外,琓和取也对各自所制备的耐腐蚀保护膜的性能先后进行过报道