论文部分内容阅读
铝合金活塞是内燃机中的重要部件,其工作条件极为复杂恶劣。微弧氧化技术可以在铝、镁、钛及其合金表面原位生长一层硬度高、耐磨、耐腐蚀和抗热冲击性能好的陶瓷膜层。本文利用微弧氧化技术在内燃机铝合金活塞表面原位生长一层致密的陶瓷层,大大提高了铝合金活塞的性能和使用寿命。本试验采用纯方波窄脉冲直流电源,降低了微弧氧化的能耗。采用正交试验设计的方法,得到了最佳的电解液配方：Na2SiO3：8g／L：KOH：2～3g／L；Na2WO4：2g／L；H2O2：2ml／L；EDTA2Na：2g／L。因为本试验采用的电源易于实现恒压控制,所以本试验将电压也作为正交试验的一个因素,电压的优化结果为500～550V。在电解液配方和电压大小优化好的基础上对电源频率、占空比和微弧氧化时间进行了优化,优化结果是频率为600Hz,占空比为1／20,微弧氧化时间为50min。在优化好的电解液和电参数条件下得到了质地均匀致密,厚度在20μm以上的陶瓷膜层,微弧氧化电流密度保持在1A／dm2左右。在优化好的电解液配方和电参数条件下,本试验在电解液中分别加入了二硫化钼微纳米颗粒和刚玉微纳米颗粒,得到了性能更为优越的微弧氧化膜层。最后对微弧氧化膜层的性能进行了测试,其中包括微弧氧化膜层的绝热性能、抗热冲击性能和耐磨损性能。绝热性测试结果表明经微弧氧化处理的活塞试样在相同热源的条件下另一侧的温度要比未处理的活塞试样低84℃。经过十次600℃到10℃的热冲击试验,微弧氧化膜层没有出现任何裂纹和脱落的现象。在摩擦磨损试验中分别对四种不同方法处理的试样进行耐磨性能检测。试验结果表明经过微弧氧化处理的试样无论是在干摩擦还是油润滑的条件下试样与对摩材料的摩擦系数、试样的磨损失重等都要远优于未经处理的铝合金活塞试样。而电解液中加入二硫化钼微纳米颗粒和刚玉微纳米颗粒后得到的改性膜层试样的耐磨损性能得到了进一步的提高,表现出极为优越的耐磨损性能。