НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o128.pdf (1043.35Кб)

УДК 627.7.015

Россия,  Уфимский государственный авиационный технический университет

Цель работы - исследовать влияния микроструктуры высококремнистого алюминиевого сплава АК12Д и режимов МДО-процесса на характеристики формируемого поверхностного слоя (микротвердость, пористость и толщину оксидного слоя).
Методы исследования:
  1) Обработка методом МДО образцов сплава АК12Д в виде круглых пластин. Режимы МДО отличались концентрацией жидкого стекла Na₂SiO₃ и гидрооксида калия KOH. Изменялось количество двух компонентов сразу, при этом их соотношение сохранялось неизменным;
  2) металлографический анализ структуры сплава АК12Д с помощью оптического микроскопа «Olympus GX51»;
  3) анализ изображений системы «сплав АК12Д - МДО - слой» с помощью растрового электронного микроскопа «JEOL JSM 6490LV»;
  4) оценка твердости МДО-слоя с помощью микротвердомера «Struers Duramin». Детально проанализирована пористость, микротвердость и толщина МДО-слоя, сформированного на образцах с различной исходной структурой. Уделено внимание влиянию режимов процесса МДО на качество слоя.
Доказано, что МДО-обработка позволяет получить качественное покрытие с высокими значениями микротвердости 1200-1300HV и толщиной до 114 мкм на высококремнистом алюминиевом сплаве.
Обнаружено, что исходная микроструктура сплава значительно влияет на толщину МДО-слоя. Основываясь на физических принципах процесса МДО и характере распределения частиц кремния по объему заготовок, дано объяснение наблюдаемого эффекта.
Показано, что увеличение концентрации жидкого стекла и гидрооксида калия в электролите приводит к получению покрытия с большей толщиной и высокой микротвердостью. Выявлено, что высокая микротвердость наблюдается у МДО-слоев большей толщины.
Выводы:
  1) Микроструктура алюминиевого сплава АК12Д и концентрация компонентов электролита – жидкого стекла Na2SiO3 и гидрооксида калия KOH влияют на качество покрытия, сформированного в результате МДО-обработки.
  2) Увеличение концентрации компонентов электролита приводит к формированию МДО-слоя с большей толщиной, повышенной микротвердостью и пониженной пористостью.
  3) Деформационно-термическая обработка образцов сплава АК12Д по схеме «ковка+закалка+старение» перед МДО приводит к ухудшению качества сформированного слоя.

1. Жаринов П.М. Эффективные микроразряды и новые способы нанесения покрытий на изделия из алюминиевых сплавов: автореф. дис. … канд. хим. наук. М., 2009. 24 с.
2. Габралла Мохаммед Эльхаг Мохаммед. Влияние электрического режима на свойства микродуговых покрытий, формируемых на сплаве Д16: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2007. 24 с.
3. Тихоненко В.В., Шкилько А.М. Метод микродугового оксидирования // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2012. Т. 2, вып. 13 (56). С. 13-18.
4. Дударева Н.Ю. Влияние режимов микродугового оксидирования на свойства формируемой поверхности // Вестник УГАТУ. 2013. Т.17, вып. 3. С. 217-222.
5. Кучмин И.Б., Нечаев Г.Г. Плотность тока как определяющий параметр процесса микродугового оксидирования // Вестник СГТУ. 2013. Т . 1, № 1 (69). С . 62-66.
6. Суминов И.В. Микродуговое оксидирование: теория, технология, оборудование. М.: Экомет, 2005. 368 с.
7. Чигринова Н.М. Особенности формирования функциональных покрытий в проблемных зонах металлоконструкций торгового и рекламного оборудования // Вестник Государственного инженерного университета Армении (ГИУА). Сер . Механика , Машиноведение , Машиностроение . 2012. Вып .15, № 1. С . 46-53.
8. Криштал М.М., Ивашин П.В., Полунин А.В., Павлов Д.А. Повышение износостойкости деталей алюминиево-кремниевых сплавов методом МДО для работы в экстремальных условиях // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, № 4-3. С. 765-768.
9. Wenbin Xue, Xiuling Shia, Ming Huaa, Yongliang Lib. Preparation of anti-corrosion films by microarc oxidation on an Al-Si alloy // Applied Surface Science. 2007. Vol. 253, no. 14. P. 6118-6124. DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.01.018
10. Wenbin Xue, Chao Wangb, Hua Tiana, Yongchun Laia. Corrosion behaviors and galvanic studies of microarc oxidation films on Al-Zn-Mg-Cu alloy // Surface & Coatings Technology. 2007. Vol. 201, iss. 21. P. 8695-8701. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2006.10.029
11. Lei Wen, Yaming Wang, Ying Jin, Bing Liu, Yu Zhou, Dongbai Sun. Microarc oxidation of 2024 Al alloy using spraying polar and its influence on microstructure and corrosion behavior // Surface & Coatings Technology. 2013. Vol . 228. P . 92-99. DOI:10.1016/j.surfcoat.2013.04.013
12. Федоров В.А., Великосельская Н.Д. Влияние режимов микродуговой обработки на размеры пар трения из алюминиевых сплавов // Химическое и нефтяное машиностроение. 1991. № 5. С . 24-26.
13. Шундалов В.А., Иванов В.Ю., Латыш В.В., Михайлов И.Н., Павлинич С.П., Шарафутдинов А.В. Способ получения ультрамелкозернистых заготовок из металлов и сплавов: пат. № 2393936 РФ. 2010.
14. Токарев А.В. Электрофизические характеристики покрытий на алюминии, полученных методом микродугового оксидирования // Вестник КРСУ. 2012. Т.12 , вып. 10. С. 106-110.
15. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1976. 271 с.
16. Эпельфельд А.В. Применение технологии микродугового оксидирования для формирования защитных покрытий // Технология обработки материалов потоками высоких энергий (ТОМПВЭ): сайт. Режим доступа:http://tompve.ru/science/techn_mash.htm (дата обращения 18.02.2015).
17. Алехин В.П., Федоров В.А., Булычев С.И, Тюрпенко О.А. Особенности микроструктуры упрочненных поверхностных слоев, получаемых микродуговым оксидированием // Физика и химия обработки материалов. 1991. № 5. С. 121-126.
18. Криштал М.М. О теплопроводности оксидных покрытий, полученных методом микродугового оксидирования на силумине АК9ПЧ // Вектор науки ТГУ. 2012. № 4 (22). С. 169-172.
19. Лелевкин В.М., Токарев А.В., Черткова А.А. Композиционное покрытие на алюминии // Вестник КРСУ. 2012. Том 12, № 5. С. 166-169.
20. Криштал М.М., Рюмкин М.О. Влияние исходной структуры Al-Si-сплавов на свойства получаемых методом микродугового оксидирования оксидных слоев и торможение частицами кремния роста оксидного слоя // Материаловедение. 2008. № 12. С. 50-61.