微弧氧化原理與功能涂層設(shè)計及應(yīng)用

目錄
序
前言
第1章 微弧氧化技術(shù)概論 1
1.1 微弧氧化技術(shù)簡介 1
1.1.1 微弧氧化技術(shù)定義 1
1.1.2 微弧氧化技術(shù)特點 1
1.1.3 微弧氧化與陽極氧化對比 2
1.2 微弧氧化技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 3
1.3 微弧氧化技術(shù)的應(yīng)用 5
1.4 微弧氧化技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展方向 6
1.4.1 面臨的挑戰(zhàn) 6
1.4.2 未來發(fā)展方向 8
參考文獻 8
第2章 微弧氧化涂層形成過程與機理 10
2.1 概述 10
2.2 微弧氧化涂層生長過程與機理模型 10
2.2.1 微弧氧化生長過程 12
2.2.2 涂層生長規(guī)律和等離子體放電模型 13
2.2.3 涂層的組織結(jié)構(gòu)形成與特點 15
2.2.4 擊穿-反應(yīng)-熔凝效應(yīng)與涂層形成機制模型 19
2.3 微弧氧化涂層生長過程中的陰極放電 22
2.4 微弧氧化涂層生長過程中的氣體演化 23
2.4.1 電解液與電參數(shù)對氣體演化的影響 24
2.4.2 氫氣釋放對涂層生長的影響 25
2.5 微弧氧化涂層生長過程中的能量損耗與控制 25
2.6 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 26
參考文獻 26
第3章 微弧氧化涂層基本特征 28
3.1 概述 28
3.2 涂層多微孔性與微孔可控性 28
3.2.1 涂層多微孔性 28
3.2.2 微孔結(jié)構(gòu)特征 30
3.2.3 涂層微孔可控性 30
3.3 涂層的高硬度/高彈性模量 31
3.3.1 維氏硬度 31
3.3.2 納米硬度與彈性模量 33
3.4 涂層膜基界面高的結(jié)合強度 35
3.5 涂層內(nèi)的壓應(yīng)力特性 36
3.6 涂層界面“過生長”特性及對力學衰減的影響 37
3.7 涂層界面拉應(yīng)力特性誘導疲勞壽命衰減及改進措施 39
3.8 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 41
第4章 工藝參數(shù)與涂層優(yōu)化策略 42
4.1 概述 42
4.2 電源輸出模式與涂層優(yōu)化 42
4.3 微弧氧化放電過程控制與涂層優(yōu)化 46
4.4 電參數(shù)調(diào)整制度與涂層優(yōu)化 46
4.5 “軟火花”放電制度與涂層優(yōu)化 49
4.5.1 脈沖頻率對陰極放電的影響與涂層優(yōu)化 49
4.5.2 “軟火花”放電條件形成與涂層優(yōu)化 51
4.6 電解液影響與涂層優(yōu)化 52
4.6.1 電解液的作用及分類 52
4.6.2 基礎(chǔ)電解液體系與涂層優(yōu)化 54
4.6.3 特殊離子/粒子添加的電解液體系與涂層優(yōu)化 56
4.6.4 自封孔涂層的電解液體系與涂層優(yōu)化 59
4.6.5 非水電解液體系與涂層優(yōu)化 61
4.7 金屬成分影響與涂層優(yōu)化 63
4.7.1 金屬發(fā)生微弧氧化反應(yīng)難易程度與熱力學解釋 63
4.7.2 金屬合金成分對涂層生長的影響 64
4.7.3 不同冶金狀態(tài)的基體對涂層生長的影響 68
4.7.4 金屬基復(fù)合材料對涂層生長的影響 69
4.7.5 高熵合金對涂層生長的影響 71
4.8 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 71
參考文獻 72
第5章 微弧氧化耐磨減摩涂層設(shè)計與應(yīng)用 73
5.1 概述 73
5.2 微弧氧化耐磨減摩涂層設(shè)計 73
5.2.1 摩擦磨損與潤滑原理 73
5.2.2 微弧氧化耐磨減摩涂層設(shè)計原則 73
5.3 鈦合金微弧氧化涂層的摩擦學行為 74
5.3.1 微弧氧化涂層的摩擦學行為 74
5.3.2 微弧氧化同步沉積燒結(jié)PTFE涂層的摩擦學行為 76
5.3.3 微弧氧化噴涂石墨復(fù)合涂層的摩擦學行為 78
5.4 鋁合金微弧氧化涂層的摩擦學行為 79
5.4.1 鋁合金納米晶層的摩擦學行為 79
5.4.2 鋁合金表面微弧氧化涂層的摩擦學行為 80
5.4.3 納米化-微弧氧化復(fù)合改性層的摩擦學行為 81
5.4.4 耐磨性能比較 82
5.5 微弧氧化耐磨減摩涂層應(yīng)用實例 83
5.5.1 滑動摩擦工況下應(yīng)用 84
5.5.2 微動摩擦工況下應(yīng)用 85
5.6 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 86
第6章 微弧氧化抗腐蝕涂層設(shè)計與應(yīng)用 87
6.1 概述 87
6.2 微弧氧化抗腐蝕涂層設(shè)計原則 87
6.3 鋁合金微弧氧化抗腐蝕涂層設(shè)計與制備 88
6.3.1 微弧氧化涂層的組織結(jié)構(gòu)與抗腐蝕性能 88
6.3.2 納米化-微弧氧化復(fù)合改性層的組織結(jié)構(gòu)與抗腐蝕性能 91
6.4 微弧氧化涂層的電偶腐蝕 95
6.4.1 鈦合金微弧氧化涂層的組織結(jié)構(gòu) 95
6.4.2 鈦合金微弧氧化涂層的電偶腐蝕行為 96
6.5 微弧氧化對焊縫抗腐蝕性能的影響 98
6.5.1 焊縫與微弧氧化涂層的動電位極化*線 99
6.5.2 焊縫與微弧氧化涂層在層狀腐蝕溶液中的腐蝕行為 100
6.5.3 焊縫與微弧氧化涂層在中性鹽霧中的腐蝕行為 103
6.6 微弧氧化抗腐蝕涂層應(yīng)用實例 104
6.7 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 107
第7章 微弧氧化熱防護涂層設(shè)計與應(yīng)用 108
7.1 概述 108
7.2 微弧氧化高溫熱防護涂層設(shè)計原則 108
7.2.1 微弧氧化高發(fā)射率涂層設(shè)計原則 108
7.2.2 微弧氧化隔熱涂層設(shè)計原則 109
7.2.3 微弧氧化高溫抗氧化耐燒蝕涂層設(shè)計原則 109
7.3 鈦合金表面高發(fā)射率熱防護涂層 110
7.3.1 不同添加劑對涂層組織結(jié)構(gòu)的影響 110
7.3.2 不同添加劑對涂層熱輻射性能的影響 115
7.3.3 組織結(jié)構(gòu)對微弧氧化陶瓷涂層高溫發(fā)射率的影響 116
7.3.4 微弧氧化陶瓷涂層的熱輻射機理 117
7.4 微弧氧化熱防護涂層應(yīng)用實例 118
7.5 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 119
第8章 微弧氧化熱控涂層設(shè)計與應(yīng)用 120
8.1 概述 120
8.2 熱控涂層設(shè)計原理及設(shè)計原則 120
8.2.1 熱控涂層設(shè)計原理 120
8.2.2 微弧氧化熱控涂層設(shè)計原則 121
8.3 微弧氧化熱控涂層設(shè)計與制備 122
8.3.1 鋁合金表面微弧氧化熱控涂層 122
8.3.2 鎂合金表面微弧氧化熱控涂層 127
8.3.3 鈦合金表面微弧氧化熱控涂層 130
8.4 微弧氧化熱控涂層的影響因素分析 134
8.5 微弧氧化熱控涂層應(yīng)用實例 135
8.6 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 137
參考文獻 137
第9章 微弧氧化介電絕緣涂層設(shè)計與應(yīng)用 139
9.1 概述 139
9.2 介電絕緣原理 139
9.3 微弧氧化絕緣涂層設(shè)計原則 139
9.4 鈦合金微弧氧化絕緣涂層設(shè)計與制備 140
9.5 鋁合金微弧氧化絕緣涂層設(shè)計與制備 144
9.6 SiCp/Al復(fù)合材料表面微弧氧化絕緣涂層設(shè)計與制備 146
9.7 微弧氧化絕緣涂層應(yīng)用實例 149
9.8 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 150
第10章 微弧氧化催化涂層設(shè)計與應(yīng)用 151
10.1 概述 151
10.2 催化原理及過程 151
10.2.1 光/光電催化原理及過程 151
10.2.2 氣相/液相反應(yīng)催化原理及過程 151
10.3 微弧氧化催化涂層設(shè)計原則 152
10.3.1 微弧氧化光催化設(shè)計改性原則 152
10.3.2 微弧氧化其他催化設(shè)計原則 153
10.4 微弧氧化催化涂層及其載體設(shè)計與制備 154
10.4.1 光催化涂層及其載體設(shè)計與制備 154
10.4.2 光電催化涂層及其載體設(shè)計與制備 160
10.4.3 氣相/液相反應(yīng)催化劑及其載體的設(shè)計與制備 161
10.4.4 微弧放電-催化水處理技術(shù) 164
10.5 微弧氧化催化涂層應(yīng)用實例 164
10.6 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 166
參考文獻 166
第11章 微弧氧化生物醫(yī)用涂層設(shè)計與應(yīng)用 167
11.1 概述 167
11.2 微弧氧化生物醫(yī)用涂層設(shè)計原則 167
11.2.1 生物醫(yī)用涂層設(shè)計原則 167
11.2.2 抗菌涂層設(shè)計原則 168
11.3 鈦合金微弧氧化生物醫(yī)用涂層設(shè)計與制備 168
11.3.1 鈦合金一步微弧氧化生物醫(yī)用涂層 168
11.3.2 鈦合金亞毫米/微米多級生物醫(yī)用涂層 170
11.4 鎂合金微弧氧化可控降解涂層設(shè)計與制備 177
11.4.1 微弧氧化可控降解涂層 177
11.4.2 鎂合金微弧氧化涂層的骨內(nèi)降解 179
11.5 微弧氧化抗菌涂層設(shè)計與制備 181
11.5.1 鈦合金微弧氧化抗菌涂層 181
11.5.2 鎂合金微弧氧化抗菌涂層 182
11.6 微弧氧化生物醫(yī)用涂層實例 185
11.7 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 186
參考文獻 186
第12章 微弧氧化新功能涂層與新工藝 188
12.1 概述 188
12.2 新功能涂層設(shè)計 188
12.2.1 彩色涂層設(shè)計與制備 188
12.2.2 磁性涂層材料設(shè)計與制備 190
12.2.3 電池活性電極材料設(shè)計與制備 191
12.2.4 染料敏化太陽能電池設(shè)計與制備 193
12.2.5 光致發(fā)光涂層材料設(shè)計與制備 193
12.2.6 其他新功能涂層材料設(shè)計與制備 194
12.3 新工藝探索 195
12.3.1 微弧氧化后處理復(fù)合工藝 195
12.3.2 微弧氧化前預(yù)處理復(fù)合工藝 196
12.3.3 微弧氧化-納米粒子同步沉積燒結(jié)工藝 197
12.3.4 液相等離子輔助原位合成工藝 199
12.3.5 適于局部修復(fù)或大面積涂層制備的噴射微弧氧化工藝 199
12.3.6 微弧等離子體拋光去除工藝 200
12.4 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 202
參考文獻 202
第13章 微弧氧化生產(chǎn)線及其輔助裝置 203
13.1 概述 203
13.2 微弧氧化生產(chǎn)線構(gòu)成 203
13.2.1 微弧氧化電源 205
13.2.2 微弧氧化生產(chǎn)線控制系統(tǒng) 210
13.2.3 生產(chǎn)槽線系統(tǒng) 210
13.3 微弧氧化生產(chǎn)線輔助裝置 211
13.4 本章小結(jié)與未來發(fā)展方向 212
第14章 微弧氧化工藝技術(shù)80問 213
14.1 一般問題 213
14.2 工藝問題 215
14.3 性能問題 223