鋁合金微弧氧化陶瓷層的力學性能研究.pdf

1、本課題對經微弧氧化處理的鋁合金拉伸性能、本構方程、陶瓷層剝落失效機理進行了試驗研究及分析。運用有限元軟件模擬了拉伸、劃痕過程中模型表面與界面的應力-應變規律,采用SEM、XRD、EDS檢測不同氧化電流密度下陶瓷層的顯微結構、相結構和成分含量,獲得了鋁合金微弧氧化陶瓷層的力學性能資料,得出以下結論:
　　1鋁合金經微弧氧化后的拉伸性能
　　(1)試樣的延伸率隨著陶瓷層厚度的增加先增大后減小,屈服強度隨陶瓷層厚度的增加先減小后增

2、大,抗拉強度隨陶瓷層厚度增加而增大。
　　(2)氧化電流密度為10A/dm2比8A/dm2的試樣屈服強度高,抗拉強度沒有太大變化,且前者陶瓷層斷口裂紋數量較多且紊亂,后者裂紋密度較小。
　　2鋁合金微弧氧化陶瓷層本構方程
　　根據彈塑性理論建立了鋁合金微弧氧化陶瓷層在達到屈服強度后的本構模型。運用Matlab求解得出本構模型參數,使鋁合金微弧氧化陶瓷層非線性階段的本構方程定量化。
　　3陶瓷層脫落失效機理分析

3、r>　　(1)氧化電流密度為8A/dm2模式下生成的陶瓷層,在劃痕作用下陶瓷層剝落是由于鋁合金塑性變形引起。
　　(2)氧化電流密度為10A/dm2模式下生成的陶瓷層,在劃痕作用下由于界面處內應力較大,引起其界面處彈性勢能釋放,導致陶瓷層剝落。
　　(3)在微弧氧化制備工藝相同情況下,當陶瓷層厚度小于7μm時,電流密度為10A/dm2模式下生成的陶瓷層臨界載荷比電流密度為8A/dm2模式下略高;陶瓷層厚度大于8μm時,前者比

4、后者略低。
　　(4)在微弧氧化制備出相同試樣情況下,劃痕法向載荷越大陶瓷層臨界載荷越小。
　　4有限元模擬劃痕實驗
　　(1)劃痕壓頭在相同的法向和切向位移載荷下,陶瓷層越薄,越容易從鋁合金上剝離。
　　(2)劃痕壓頭法向力越大,陶瓷層應變越大,且鋁合金也出現塑性變形。
　　(3)劃痕壓頭法向力越大,模型受剪應力越大,模型表面與界面剪應力變化一致,且界面處剪應力最大。同時發現壓頭的法向載荷比切向載荷對陶瓷