鋯合金等離子電解氧化膜的微觀組織結構和性能研究

《鋯合金等離子電解氧化膜的微觀組織結構和性能研究》是依託湖南大學，由程英亮擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鋯合金等離子電解氧化膜的微觀組織結構和性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：程英亮
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

鋯合金是主要用於原子能工業的重要材料，使用於極其苛刻的工作環境。等離子電解氧化技術（PEO）可以在鋯合金表面生成以氧化鋯為主要成分的陶瓷膜，該膜可以提高鋯合金的耐腐蝕性能等一系列性能。本研究擬在多種電流制度和電解液體系中對鋯合金進行PEO處理，採用電化學試驗、SEM、TEM、XRD等試驗手段，考查各種電解液體系、電參數等對鋯合金PEO膜層結構性能的影響，探索氧化膜中四方氧化鋯、單斜氧化鋯各自的生成條件和機理。同時研究PEO過程的火花放電機理，查明不同類型的火花放電微區的溫度場的特徵以及和PEO膜層微觀結構的聯繫，為鋯合金上的PEO氧化膜的生長控制提供理論依據，進一步發展有關等離子電解氧化的理論，為鋯合金表面性能的提高和擴展提供理論依據和手段，加速其在原子能工業和其他方面的套用。

結題摘要

鋯合金是主要用於原子能工業的重要材料，使用於極其苛刻的工作環境。等離子電解氧化技術（PEO）可以在鋯合金表面生成以氧化鋯為主要成分的陶瓷膜，該膜可以提高鋯合金的耐腐蝕性、耐磨性等一系列性能。本研究以鋯合金為主要研究對象，對鋯合金在不同電解液體系中的PEO行為進行了深入的研究。解釋了矽酸鹽中獲得的PEO膜層的“花朵”狀結構-特徵凝固結構的形成機理，揭示了氧化鋯的單斜相和四方相之間的相變對膜層的耐磨性的重要影響，此外，在鋁酸鹽電解液中得到了高度耐磨的氧化鋁和氧化鋯混合膜層，同時，揭示了不同火花放電對膜層微觀結構和PEO膜層性能的影響。並且，我們將研究對象擴大到鈦合金和鋁合金，在鋁合金的PEO研究中，首次發現了合金成分（Cu）對PEO膜層顏色的影響，該發現對於PEO膜層的著色有著重要意義，此外，發現了一種鋁合金PEO膜層的雙層結構（這種結構也在鋯合金的膜層中發現），並提出適用於該結構的一個改進的火花放電模型。最後，通過對鋯合金、鋁合金和鈦合金的PEO過程和膜層微觀結構的比較，站在一個更高的角度對不同金屬的PEO膜層的微觀結構和金屬氧化膜的本性的關係進行了思考和研究，提出了PEO膜層的微觀結構和金屬氧化膜的固態物理性能有關這一重要學術觀點。