Pateicoties to zemajam blīvumam, augstajai īpatnējai izturībai, lieliskajai bioloģiskajai saderībai un izturībai pret laikapstākļiem,titāna sakausējumiir kļuvuši par galvenajiem strukturālajiem materiāliem tādās jomās kā aviācija, militārais aprīkojums, medicīniskās ierīces un augstākās klases{0}}civilā ražošana. Tomēr titāna sakausējumiem ir raksturīgi trūkumi, tostarp relatīvi zema virsmas cietība, nepietiekama nodilumizturība un uzņēmība pret galvanisko koroziju, kas būtiski ierobežo to izmantošanu lielas slodzes, berzes, jūras ūdens korozijas un sarežģītos ekspluatācijas apstākļos, tādējādi ierobežojot to plašo rūpniecisko pielietojumu.
Lai novērstu šos titāna sakausējumu virsmas īpašību trūkumus, nozare plaši izmanto virsmas modifikācijas procesus, lai uzlabotu to vispārējo pakalpojumu veiktspēju. Tostarp mikro-loka oksidēšana (MAO)-jauna plazmas-elektroķīmiskās virsmas apstrādes tehnoloģija-var in situ radīt blīvu keramikas oksīda plēvi uz titāna sakausējuma pamatnes virsmas, ievērojami uzlabojot materiāla nodilumizturību, izturību pret koroziju, siltumizolāciju un elektriskās izolācijas īpašības. Pašlaik tā ir galvenā tehnoloģiskā pieeja titāna sakausējumu augstas kvalitātes-virsmas stiprināšanai. Šajā rakstā ir sistemātiski apspriesti mikro-loka oksidācijas tehnoloģijas principi, tās procesa priekšrocības, veiktspējas kontroles mehānismi, jaunākie pētījumu rezultāti un tās rūpnieciskā pielietojuma perspektīvas.
I. Mikroloka oksidācijas tehnoloģijas principi un galvenās priekšrocības
Mikro-loka oksidēšana ir augstas-enerģijas virsmas modifikācijas tehnoloģija, kas izstrādāta no parastās anodēšanas. Šis process paplašina elektroķīmiskās oksidācijas diapazonu līdz augstsprieguma -izlādes diapazonam, izraisot virkni sarežģītu fizikāli ķīmisku izmaiņu-, piemēram, dzirksteļlādi, mikro-loka sadalīšanos un plazmas reakcijas-, kas notiek vārsta metāla sagatavēs (tostarp titānā, alumīnijā un magnijā) elektrolītā. Pateicoties elektroķīmijas, termoķīmijas un plazmas ķīmijas saistītajiem efektiem, uz metāla virsmas in situ izaug blīva, augstas -cietības keramikas oksīda plēve, kas ir metalurģiski saistīta ar substrātu, panākot visaptverošu materiāla virsmas īpašību nostiprināšanos.
(I) Mikro-loka oksidācijas četrpakāpju plēves veidošanas mehānisms-Mikro-loka oksidācijas plēves veidošanas procesu titāna sakausējumiem var iedalīt četros secīgos posmos, katram no kuriem ir atšķirīgas reakcijas īpašības un skaidri noteikti plēves veidošanās slāņi:
1. posms: pirms-dzirksteļu fāze. Strāvas lietošanas sākumā no sagataves virsmas izdalās liels skābekļa daudzums, veidojot gāzes blīvējuma slāni, un uz virsmas ātri veidojas vienota izolējoša pasivācijas plēve. Strāvas blīvums strauji pieaug līdz maksimumam, pirms tas samazinās, liekot pamatu turpmākajai sadalīšanās reakcijai.
2. posms: dzirksteles izlādes posms. Spriegumam turpinot pieaugt, virsmas pasivācijas plēves vājās zonas vispirms tiek sadalītas augsta sprieguma ietekmē, veidojot plazmas izlādes kanālu starp elektrodiem. Uz sagataves virsmas parādās daudzas mazas, klejojošas dzirksteles. Sadalīšanās punkti mainās dinamiski un nejauši, kā rezultātā sākotnēji veidojas vienmērīga plēves augšana.
3. posms: mikro-loka reakcijas stadija Reakcijai turpinoties, izkliedētās dzirksteles pakāpeniski saplūst stabilos mikro-lokos; palielinās izlādes intensitāte, samazinās loku skaits, un to kustība paātrinās. Plēves biezums un virsmas pretestība turpina palielināties, strāvas blīvums pakāpeniski stabilizējas, un keramikas plēves galvenā struktūra ātri iegūst formu. 4. posms: lokalizēta loka stadija. Vēlīnās reakcijas stadijās virsmas loka plankumu skaits samazinās, to kustība palēninās, izlādes enerģija kļūst koncentrētāka, un strāvas blīvums vēl vairāk samazinās. Apstrādājamā priekšmeta virsma tiek pakļauta sarežģītiem procesiem, piemēram, plazmas bombardēšanai, kausēšanai un difūzijai, augstas -temperatūras saķepināšanai un sacietēšanas fāzes pārejām, galu galā veidojot keramikas oksīda pārklājumu ar ievērojamu biezumu, augstu blīvumu un ārkārtīgi spēcīgu adhēziju.
(II) mikro{0}}loka oksidācijas tehnoloģijas izcilās priekšrocības
1. Īpaši spēcīga adhēzija: keramikas pārklājums aug in situ uz pamatnes, novēršot lobīšanās vai atslāņošanās risku; tā adhēzija ievērojami pārsniedz tradicionālos procesus, piemēram, izsmidzināšanu un galvanizāciju.
2. Pielāgojamas pārklājuma īpašības: pielāgojot elektrolīta sastāvu, elektriskos parametrus un procesa ilgumu, pārklājuma biezumu, blīvumu, cietību un izturību pret koroziju var precīzi kontrolēt, lai sasniegtu pielāgotu funkcionalitāti.
3. Nesabojāt pamatni: momentānā temperatūra mikro-loka izlādes zonā var sasniegt vairāk nekā 2000 grādu. Augstā vietējā plazmas temperatūra izraisa keramikas fāzes saķepināšanu, bet kopējā sagataves temperatūra paliek zem 300 grādiem, novēršot substrāta mīkstināšanu, deformāciju un veiktspējas pasliktināšanos.
4. Spēcīga visa-apgabala pārklājuma spēja: to neierobežo apstrādājamā materiāla struktūra, vienmērīgu pārklājumu var panākt uz sarežģītām, neregulāras formas daļām, iekšējiem dobumiem un stūriem, bez atmirušajām zonām vai pārklājuma izlaidumiem.
5. Vienkāršs un ekonomisks process: nav nepieciešama augsta temperatūra vai vakuuma vide; pirmapstrādes darbības ir vienkāršas; procesa plūsma ir īsa; enerģijas patēriņš ir kontrolējams; un izmaksu-efektivitāte ir izcila.
6. Būtisks vispārējās veiktspējas uzlabojums: apvienojot metāla stingrību ar keramikas augsto cietību un izturību pret koroziju, process ievērojami uzlabo titāna sakausējuma vispārējo veiktspēju, tostarp nodilumizturību, izturību pret koroziju, siltumizolāciju un elektrisko izolāciju.
Izmantojot tās daudzās veiktspējas priekšrocības,-tostarp nodilumizturību, izturību pret koroziju, siltumizolāciju, elektrisko izolāciju un bioloģisko saderību-titāna sakausējuma MAO modifikācijas tehnoloģija ir parādījusi plašas pielietojuma iespējas dažādās jomās un scenārijos. Kuģniecības inženierzinātņu sektorā blīvie TiO₂ keramikas pārklājumi var efektīvi izturēt jūras ūdens sāls izsmidzināšanas koroziju un galvanisko koroziju, padarot tos piemērotus sarežģītām kuģu konstrukcijas sastāvdaļām, cauruļu veidgabaliem un kuģu aprīkojuma precīzām daļām, tādējādi ievērojami uzlabojot iekārtu izturību pret novecošanos jūras vidē. Automobiļu un rūpniecisko iekārtu sektorā MAO pārklājumi piedāvā lieliskas termiskās barjeras īpašības, risinot tradicionālajos siltumizolācijas pārklājumos izplatītās lobīšanās un temperatūras atšķirības pretestības problēmas. Tie ir piemēroti augstas -temperatūras dzinēja komponentiem un lielas slodzes-berzes daļām, uzlabojot aprīkojuma izturību pret augstām temperatūrām, nodilumu un nodrošinot ilgāku kalpošanas laiku. Tekstilmašīnu nozarē augstas-cietības, zemas-berzes keramikas pārklājumi ievērojami uzlabo ātrdarbīgu{10}}detaļu nodilumizturību. Tie ir piemēroti kritiski nodiluma{12}}detaļām, piemēram, ātrgaitas dzijas kausiem un precīziem virzošo vadu komplektiem, tādējādi pagarinot aprīkojuma kalpošanas laiku. Elektronikas un augstākās klases{15}}iekārtu nozarēs mikroloka oksidācijas pārklājumi nodrošina izcilu elektromagnētisko ekranējumu, izturību pret starojumu un aizsardzību pret augstas{17}}enerģijas starojumu. Tos var izmantot augstas kvalitātes-elektroniskajiem ekranēšanas paneļiem un precizitātes instrumentu aizsargkomponentiem, padarot tos piemērotus ekstremālos darbības apstākļos, piemēram, augsts spriegums, augsta temperatūra, liels ātrums un intensīvs starojums. Medicīnas jomā bioloģiskās saderības{21}}pārklājumus var izmantot ortopēdiskiem implantu materiāliem un medicīniskiem titāna sakausējuma instrumentiem, tādējādi efektīvi uzlabojot izturību pret koroziju un bioloģisko saderību ar izcilu klīnisko pielietojuma vērtību.
E{0}}pasts:garychen3215@hotmail.com
Adrese: Nr.35, Baoti Rd, Baoji pilsēta, Shaanxi province, Ķīna
Kontaktpersona: Gerijs Čens
Tālrunis: +86-917-8883215
Mobilais/WhatsApp: +86 13092900605
