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硅酸盐体系电解液浓度对ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷层的影响
  • ISSN号:1002-185X
  • 期刊名称:《稀有金属材料与工程》
  • 时间:0
  • 分类:TG174.4[金属学及工艺—金属表面处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051, [2]北京有色金属研究总院,北京100088, [3]武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室,湖北武汉430073
  • 相关基金:国家自然科学基金(51164023); 教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-13-0847); 内蒙古自治区高等学校青年科技英才支持计划(NJYT-13-B10); 内蒙古工业大学科学研究项目(X201410)
中文摘要:

采用恒压模式分别在不同浓度Na2SiO3电解液体系下对ZrH1.8表面进行微弧氧化处理,利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、膜层测厚仪测试了陶瓷层的相结构、表面形貌、截面形貌及厚度,通过真空脱氢实验评估了陶瓷层的阻氢性能。研究结果表明:当Na2SiO3浓度在6~14 g/L变化时,陶瓷层的厚度在25~61μm范围内。随着Na2SiO3浓度的增加,电解液的电导率线性增大,微弧氧化陶瓷层厚度逐渐减小。氢化锆表面微弧氧化陶瓷层由致密层和疏松层构成,靠近基体一侧为致密层,陶瓷层外层为疏松层,在疏松层中存在空洞和裂纹缺陷。陶瓷层由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和四方相氧化锆(T-ZrO1.88)构成,且以单斜相氧化锆(M-Zr O2)为主,随着电解液中Na2SiO3浓度的增加,四方相T-ZrO1.88在陶瓷层中比例增大。综合比较,在Na2SiO3浓度为8 g/L的电解液体系下可以获得厚度适中,表面平整,致密性较好,阻氢性能优异的陶瓷层,陶瓷层的PRF值达到最大值10.8。

英文摘要:

Micro-arc oxidation(MAO) process under constant voltage mode was conducted on zirconium hydride in different Na2 Si O3-concentration electrolyte systems. The surface and cross-sectional morphologies, phase structures and the thicknesses of the oxide layers were characterized by scanning election microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD) and film thickness gauges, respectively. Hydrogen resistance performance of the oxide layers were evaluated by the method of vacuum dehydrogenation. The results indicate that thicknesses of the oxide layers on the surface of zirconium hydride changes from 25 μm to 61 μm when Na2 Si O3 concentration varies from 6 g/L to 14 g/L. The thickness of the oxide layer decreases and the electric conductivity increases lineally with increasing of Na2 Si O3concentration. The oxide layer is composed of outer loose layer and inner compact layer. Holes and cracks exist in loose layer. The oxide layers are mainly composed of M-Zr O2 and T-Zr O1.88 and the amount of T-Zr O1.88 increases with increasing of Na2 Si O3 concentration. The oxide layer formed in silicate electrolyte system with 8 g/L Na2 Si O3 is compact, uniform and the thickness is moderate, which exhibits an excellent hydrogen permeation resistance. The PRF(permeation reduction factor) value of the oxide layer reaches up to the maximum value of 10.8 when Na2 Si O3 concentration of the silicate electrolyte system is 8 g/L.

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期刊信息
  • 《稀有金属材料与工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会 中国材料研究学会 西北有色金属研究院
  • 主编:张平祥
  • 地址:西安市51号信箱
  • 邮编:710016
  • 邮箱:RMME@c-nin.com
  • 电话:029-86231117
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-185X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1154/TG
  • 邮发代号:52-172
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国优秀期刊一等奖,中国有色金属工业优秀期刊1等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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