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随着航天、航空工业中各种飞行器飞行速度不断提高,服役环境越来越恶劣,飞行器表面气动加热和热冲击问题十分突出。飞行器用材料要求具有足够高的强度和刚度,通常作为结构材料的铝合金难以承受如此高的热载荷,而限制了铝合金的广泛应用。因此必须对其表面进行热防护处理。微弧氧化技术在金属表面原位生长陶瓷膜,可以制备高结合强度、优良热稳定性和耐热冲击性能的膜层。本文针对微弧氧化膜层的上述特点,制备优良热阻隔性能的膜层。本文首先选定了硅酸钠体系做为制备热阻隔膜层的电解液体系。研究了不同反正向电流比j-/j+对微弧氧化电特性、生长速率及能耗的影响。结果显示:反向电流对放电过程产生调制作用,柔化了放电过程,提高了膜层的生长速率,降低了膜层的单位能耗。通过向电解液中添加氟锆酸钾的方式,大大提高了膜层生长速率,较Na2SiO3-KOH体系单位能耗大大降低,随着K2ZrF6浓度的提高,膜层生长速率提高,单位能耗降低。通过SEM及附带的能普和XRD测试分析了膜层的形貌、成分和结构。在Na2SiO3-KOH体系中,反向电流对微弧放电产生了柔化作用,对膜层的形貌、结构、成分产生了影响,使膜层的致密度提高。当j-/j+=0.5时,膜层中大缺陷消失,孔洞尺寸小,分布均匀,膜层质量最好,并使得膜层的晶体峰明显减少,非晶相增多。Na2SiO3-K2ZrF6-KOH体系中,反向电流的引入,改善了j-/j+=0时放电通道残留的孔洞尺寸,表面形成的“圆饼”尺寸小。截面形貌显示,与Na2SiO3-KOH体系中制备的膜层相比,膜层质量较好,且反向电流引入之后,膜层中的晶体相含量提高。各浓度下膜层的形貌和结构相差不大,膜层由内向外,Si和Zr元素含量逐渐升高。经微弧氧化处理之后,铝合金的拉伸性能基本上没有受到影响;耐磨性能提高,有效地保护了铝合金基体。热冲击测试显示,膜层与基体结合良好。对比分析可知,反向电流的引入提高了膜层与基体的结合力。LY12铝合金经微弧氧化处理之后,抗高温氧化性能提高。火焰烧蚀测试结果显示,微弧氧化膜层提高了LY12铝合金基体的抗火焰烧蚀能力。Na2SiO3-KOH体系中不同j-/j+对膜层隔热性能的研究表明,j-/j+=0.5时膜层的隔热性能最好,15 min之后温度为180℃,比基体15 min之后的212℃低32℃。电解液中K2ZrF6的引入提高膜层的隔热性能。当K2ZrF6浓度为7 g/L厚度为90μm的膜层隔热性能最好,15 min后比基体温度低45. 5℃。