刘明飞的开题报告[].docVIP

黑龙江建筑职业技术学院 论文开题报告 题 目：扫描式微弧氧化生成陶瓷膜技术的研究 院 （系） 材料工程 专 业 机械制造及其自动化 学 生 刘明飞 学 号 机械06712 班 级 机械067 指导教师 陈宝军 开题报告日期 2009-4-23 黑龙江建筑职业技术学院 一、课题来源及研究的目的和意义 1．课题来源（本课题是自选课题）。 陶瓷是人类最早使用的材料之一，随着现代工业及科学技术的发展，陶瓷材料以其特有的性能、丰富的资源优势成为钢铁和铝材以后的第三代工程材料。但是，由于整体陶瓷材料的脆性大，可加工性差，一直束缚着它的广泛应用。在金属及合金表面实施陶瓷化涂层可以在保证使用性能的前提下用廉价的金属材料取代贵金属及其合金，同时也可以赋予原金属材料一些其他表面强化技术所无法得到的特殊性能，拓宽其适用范围。而且，用可加工材料作为基体进行表面陶瓷化处理，能够提高陶瓷材料的可加工性能。目前，在金属及合金表面制备陶瓷化涂层的传统方法有热喷涂、激光熔覆及微弧氧化等方法[1]。喷涂技术及激光熔覆技术，是利用外界高密度能量，将外加物料在基体表面上熔覆而得到陶瓷化涂层，实际应用中涂层的尺寸精度、对基体复杂形状的敏感程度，表面粗糙度等问题一直都没有很好解决。 长期以来，材料科学工作者致力于利用微弧氧化技术制备具有陶瓷特性的防护膜，用于石化、航空、航天领域，已取得了一定的效果。 微弧氧化技术是在Al、Mg等轻金属的表面用等离子体化学和电化学原理生长一层类似陶瓷性质的氧化膜技术。该氧化膜与基体金属结合牢固，厚度可达300μm，绝缘电阻大于100MΩ，硬度甚至可达到3000HV，从而大大改善了Al，Mg等金属的耐磨性、耐蚀性和耐热冲击性，在航空、航天、机械、电子和装饰等工业领域有着广泛的应用前景[2]。 微弧氧化(MAO) 又称阳极火花沉积(ASD)、等离子体氧化(MPO) 或火花放电阳极氧化(ANOF) [ 3], 是一种在有色金属(Al、Ti、Ta、Mg 等) 及其合金表面原位生长陶瓷层的新技术。微弧氧化的基本原理是使工作电压突破传统的阳极氧化的工作电压范围(法拉第区) , 进入高电压放电区, 在电极上发生微弧等离子放电条件下, 在基本材料(电极) 上原位生成氧化膜。微弧氧化过程是许多基本过程的总和, 这些过程伴随着热化学反应、电化学反应以及导电电极之间的物质输送等复杂现象。MAO过程通常包括4个阶段:阳极氧化阶段、火花放电阶段、PMAO阶段和熄弧阶段[ 4 ]。微弧氧化技术的突出特点是：（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，最高可达3000HV，可与硬质合金相媲美，大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；（2）良好的耐磨损性能；（3）良好的耐热性及抗腐蚀性。这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术有广阔的应用前景；（4）有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达100MΩ。（5）溶液为环保型，符合环保排放要求。（6）工艺稳定可靠,设备简单.(7)反应在常温下进行，操作方便，易于掌握。（8）基体原位生长陶瓷膜，结合牢固,陶瓷膜致密均匀[ 5]。 微弧氧化主要不足：①对微弧氧化机理缺乏认识,对氧化处理中微等离子体放电的现象仅源于气体以及固体介质中的放电理论, 对电解液中的微弧现象缺乏理论分析基础。②因为微弧氧化的合适放电区间较窄, 因而在微放电引燃以后的电参数控制要较为精确, 这就对供电电源提出了较高的要求。③单组分电解液的作用以及反应机理缺乏系统的研究, 因而一些电解液的配制在某种程度上只是经验性的。另外, 生产过程中还存在能耗较大、电解液冷却困难、有噪声等问题。根据击穿电压的理论模型而研制的实验室研究用微弧氧化处理装置,在电源系统输出电流100～300A的条件下, 一次性处理面积仅为0. 05 ～0. 20㎡[ 6] 。处理更大表面积的零件意味着高能耗,生产环境危险,生产中产生大量的热,需要庞大的冷却装置冷却电解液,这些都增加了该技术的成本。 目前，此项技术已成为表面处理领域中较为活跃的研究内容，并逐渐进入工业应用阶段。 2. 研究的目的和意义 目前微弧氧化技术已经成功应用在铝合金、镁合金表面处理上，极大改善了A l、M g、T i 等有色金属及其合金的耐蚀性、耐磨性、抗冲击性和绝缘性, 可以在很大程度上扩大上述金属的应用领域。但因其在成膜过程中需要消耗大量的电能而制约着微弧氧化技术的广泛应用，尤其在当前节能绿色生产已经成为未来我国工业化发展主旋律，因此研究微弧氧化技术的高