ZrO2纳米粉对Al-Si合金微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响

作者：李斌; 王萍^*

来源：西安工业大学学报, 2019, 39(04): 442-450.

DOI：10.16185/j.jxatu.edu.cn.2019.04.012

• Al-Si合金
• 等离子体电解氧化
• ZrO2纳米粉
• 热防护性能

为提高铝硅合金在高温环境下的服役寿命,文中通过微弧氧化技术在硅酸盐体系电解液中于Al-Si合金表面制备ZrO2-Al2O3陶瓷层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对陶瓷层进行了表面、截面形貌以及物相组成分析。利用涡流测厚仪测量不同ZrO2加入量的膜厚,分析ZrO2-Al2O3体系陶瓷层的生长速率,通过自制隔热装置对陶瓷层进行隔热性能测试。研究结果表明:Al2O3陶瓷层表面由许多胞状熔融物烧结而成,粗糙度较大,并分布着孔洞较大的放电通道,膜厚约10μm;ZrO2-Al2O3陶瓷层表面除了胞状熔融物还有细小的颗粒,粗糙度较小,且陶瓷层更加致密,膜层厚度达到25μm。两种体系陶瓷层均形成了Al2O3及SiO2相,且在15°～50°范围内出现"馒头包"现象,说明陶瓷层中有非晶成分,但ZrO2-Al2O3陶瓷层中衍射峰"馒头包"的现象更为严重,非晶成分含量更高,说明在微弧氧化过程中ZrO2纳米粉的加入有利于亚稳相γ?Al2O3的形成。陶瓷层生长速度研究结果表明,电解液中ZrO2的浓度越大,陶瓷层厚度越厚,生长速度先增大后减小。隔热性能测试结果显示,随ZrO2含量的增多,陶瓷层的隔热温度升高,ZrO2的加入对涂层的隔热起到增强的作用。

• 单位
  材料与化工学院; 西安工业大学