鋁合金表面陽極氧化膜的耐熱性能研究.pdf

1、鋁合金由于具有高的比強度、導熱、導電性能、優良的抗大氣腐蝕能力、優異的加工性能等特點在航空、航天等領域廣泛應用。陽極氧化技術對鋁及其合金進行表面處理后可提高鋁合金的耐蝕及耐磨性能,在實際應用中已成為鋁合金表面處理比不可少的工藝之一。隨著航空航天工業的發展,各類飛行器飛行速度不斷提高,工作環境越來越苛刻,飛機器其表面的熱沖擊問題和氣動加熱十分突出。對材料要求有足夠的飛行強度和剛度,從而要求作為結構材料的鋁合金必須承受高的熱負荷,但鋁合金表

2、面陽極氧化膜由于與鋁合金基體熱膨脹系數差異而在熱環境中產生熱應力,甚至開裂,導致氧化膜的防護作用失效。因此,本文對比分析了航空航天領域常用的2024、7075、6063鋁合金表面陽極氧化膜的開裂行為,研究陽極氧化電流密度、陽極氧化時間、電解液中冰乙酸添加量對三種鋁合金表面陽極氧化膜耐熱性能的影響。
　　研究結果表明,2024、7075、6063三種鋁合金在陽極氧化過程中生長速率不同,其中2024鋁合金生長率最低為0.13μm/mi

3、n。三種合金表面的陽極氧化膜的硬度變化順序為:6063鋁合金>7075鋁合金>2024鋁合金。2024鋁合金表面的陽極氧化膜具有較低的彈性模量值(34.331Gpa),低于7075鋁合金表面陽極氧化膜的(66.350GPa)和6063鋁合金表面陽極氧化膜(94.447GPa)。
　　對三種鋁合金表面的陽極氧化膜進行耐熱性測試后發現,對于2024鋁合金和7075鋁合金,增加氧化膜形成過程中的電流密度、延長陽極氧化時間會增加陽極氧化膜

4、熱處理過程中的開裂行為;0.1mol/L冰乙酸加入到草酸電解液中后會增加形成陽極氧化膜的熱開裂行為,但冰乙酸填量增加后,形成的陽極氧化膜開裂行為增加。不同鋁合金在相同陽極氧化工藝下制備的陽極氧化膜熱開裂趨勢為2024>7075>6063鋁合金。
　　基于彎曲梁理論的數學模型和有限元方法,對相同工藝條件、相同厚度下的陽極氧化膜內熱應力進行計算,表明相同的熱環境下鋁合金表面陽極氧化膜內熱應力6063>7075>2024。并用XRD、差