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《B4C-6061Al复合材料脉冲电流制备机理及其加工性能研究》篇一B4C-6061Al复合材料脉冲电流制备机理及其加工性能研究一、引言随着现代工业技术的飞速发展，复合材料以其卓越的性能在多个领域中发挥着重要的作用。
其中，B4C（硼酸铝）增强6061Al（铝）复合材料因具备轻质、高强度和高刚度等特点，已广泛应用于航空、汽车等领域。
而制备过程中如何高效、精准地引入B4C至铝基体并保持其良好性能，则成为了众多学者研究的热点。
本文主要研究了通过脉冲电流制备B4C/6061Al复合材料的机理及其加工性能。
二、脉冲电流制备机理1. 原理概述脉冲电流制备法是一种新型的复合材料制备技术，其原理是利用高密度、短时长的脉冲电流对金属基体和增强相进行快速加热和冷却，从而引发材料的快速固态反应。
此法不仅有利于提高复合材料的力学性能，还可以改善其微观结构。
2. 制备过程B4C/6061Al复合材料的制备过程主要包括：原料准备、混合、压制、脉冲电流处理和后处理等步骤。
其中，脉冲电流处理是关键环节，通过调整电流的参数（如电流密度、脉冲时间等），可以有效地控制复合材料的微观结构和性能。
三、加工性能研究1. 力学性能通过对B4C/6061Al复合材料进行拉伸、压缩等力学性能测试，发现其具有较高的抗拉强度和抗压强度。
这主要归因于B4C 的增强作用以及脉冲电流处理带来的微观结构优化。
2. 耐磨性能耐磨性能测试表明，B4C/6061Al复合材料具有优异的耐磨性能。
这得益于B4C的高硬度和良好的耐磨性，以及脉冲电流处理带来的均匀的微观结构。
3. 加工工艺性B4C/6061Al复合材料具有良好的加工工艺性，可以满足多种加工需求。
通过调整加工参数，可以实现对其性能的进一步优化。
四、结论本研究通过脉冲电流法制备了B4C/6061Al复合材料，并对其制备机理和加工性能进行了研究。
结果表明，脉冲电流法可以有效提高B4C/6061Al复合材料的力学性能和耐磨性能，并改善其微观结构。
铝合金硬质阳极氧化的工艺研究摘要：铝及其合金具有质轻、延展性好、可塑性强等优点，但其硬度低、耐磨性差，限制了其应用范围的拓宽。
而铝合金经硬质阳极氧化处理所得到的氧化膜厚、硬度高、耐磨性好，且与基体结合牢固。
因此，铝合金硬质阳极化工艺作为一种能赋予铝质零件特殊功能的有效手段，在铝合金制品的表面防护技术上得到广泛应用。
铝合金硬质阳极化就是铝及其合金在电解液、特定的工艺及外加电流的作用下，在制品（阳极）上形成一层薄而致密氧化膜的过程，能够有效提高铝及铝合金的耐蚀性、耐磨性、耐候性、绝缘性及吸附性等。
本文就铝合金硬质阳极氧化工艺进行简要分析。
关键词：铝合金；硬质；阳极；氧化；工艺1硬质阳极氧化膜的形成机理铝合金硬质阳极氧化工艺是一种通过电解过程在铝合金表面形成致密、坚硬的氧化层的技术。
在阳极氧化膜的制备过程中，铝合金材料一般作为阳极，铅板作为阴极，在特定的电解液中进行氧化还原反应。
通过电场的作用，电解液中的水分子发生水解反应，放电产生具有强氧化能力的。
同时含氧阴离子在电场的作用下向阳极材料表面转移，阳极铝合金材料失去电子生成Al3+离子，两者结合生成致密的氧化膜，并放出大量热量。
其电极反应可简单描述为：阳极反应：H2O-2e-→[O]+2H+2Al+3[O]→Al2O3阴极反应：2H++2e-→H2实际上氧化膜的生长过程受很多因素的影响，反应机理也非常复杂。
各国学者专家对氧化膜的形成机理进行了大量的研究，学术界普遍分为以下几种观点。
柯马捷夫等认为，在外界电压的作用下，阳极氧化过程中阳极的金属铝非常容易丢失电子变成Al3+离子，在水解的作用下逐渐生成Al(OH)3，持续的电压使Al(OH)3在阳极聚集，短时间内便呈现过饱和态并析出Al(OH)3晶核，晶核长大，相互接触脱水后形成致密的氧化膜。
黄齐松等认为氧化膜的生长可分为电化学反应和化学反应两个过程，电化学反应过程有利于铝与氧结合成Al2O3，宏观上表现为氧化膜的生长。
1 前言铝及其合金材料由于其高的强度/重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。
然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生磨蚀破损，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。
在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。
阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。
阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。
铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性，广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。
然而，铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，心须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。
2 铝及铝合金的阳极氧化2.1 普通阳极氧化铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜，使用不同的阳极氧化液，得到的Al2O3膜结构不同。
阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程。
只有膜的成长速度大于溶解速度时，氧化膜才能成长、加厚。
普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等，以下介绍一些普通阳极氧化新工艺[骐骥导航：机械网址导航]。
2.1.1 宽温快速阳极氧化[1]硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进，改进后的溶液配方为：硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／L（最佳值160g／L）CK－LY添加剂20－35g／L （最佳值30g／L）铝离子 0.5－20g／L （最佳值5g／L）CK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，抑制阳极氧化膜的化学溶解，在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。
在水污染处理领域中，低温等离子体放电是一种新型的高级氧化技术，电解水产生的•OH 、HO 2•、•O 等活性氧化物质可以无选择性地降解水中有机污染物，放电产生的紫外线、冲击波和局部高温也有利于污染物降解，此外低温等离子体技术还具有效率高、无二次污染和无须添加化学物质等优点[1-2]。
作为供电单元，脉冲电源要求脉冲幅值可调、脉冲宽度可调和脉冲频率可调等功能。
基于此，本文提出了叠加型高压重频微秒脉冲电源。
该电源是利用每级低压脉冲输出模块叠加的方式形成高压脉冲。
本文设计的高压重频微秒脉冲电源优势在于每级脉冲输出模块的电压等级为2000V ，降低了脉冲电源所需半导体器件的耐压等级。
脉冲电源主电路集成在PCB 板上，利用PCB 板走线，可避免飞线和铜排的应用，降低电磁干扰对整个脉冲电源系统的影响[3]。
Buck 调压电路用来调节全桥逆变电路的输入电压，从而调节输出脉冲的电压幅值。
通过人机交互界面，可以设置屏幕中脉冲幅值、脉冲频率和脉冲宽度等参数，得到想要的脉冲波形。
1 电源系统设计1.1 电源系统框图高压重频微秒脉动电源系统框图如图1所示，系统包括三相不控整流电路，主要作用是做AC-DC 变换，将三相交流电整流成直流电。
Buck 调压电路的主要作用是做DC-DC 变换，通过调节Buck 电路开关管的占空比来改变Buck 电路的输出电压幅值，从而调节输出脉冲电压幅值。
全桥逆变电路的主要作用是做DC-AC 变换，将直流电转换为正负级脉冲，再通过升压变压器得到想要的脉冲幅值。
可以通过改变逆变电路开关管驱动脉冲的频率和占空比，改变输出脉冲的频率和脉宽。
输出电路通过整流电路将负半轴的脉冲翻到正半轴上得到脉冲输出。
在人机交互界面，可以通过设置界面中输出脉冲幅值、脉冲宽度和脉冲频率等参数得到想要的输出脉冲波形，还有驱动电路、控制电路以及保护电路等。
1.2 主电路原理叠加型高压重频脉冲电源设计指标如下：三相输入线电压380VAC ±10%。
铝及铝合金氧化用大功率脉冲叠加电源的研究
王站;潘江民;韩刚峰
【期刊名称】《铝加工》
【年(卷),期】2002(025)004
【摘要】介绍了脉冲叠加电源的工作原理及其特点;论述了脉冲叠加电源的控制特点及对金属表面处理工程起到的独特作用.指出大功率脉冲叠加电源是铝及铝表面硬质处理的首选电源.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】王站;潘江民;韩刚峰
【作者单位】绍兴市承天电器有限公司,浙江,绍兴,312001;绍兴市承天电器有限公司,浙江,绍兴,312001;绍兴市承天电器有限公司,浙江,绍兴,312001
【正文语种】中文
【中图分类】TM91
【相关文献】
1.大功率电化学脉冲电源技术研究 [J], 吕蒙;牛晨旭
2.使用新型直流叠加脉冲电源提升硬质阳极化加工工艺研究 [J], 杜裕杰;李斌林;赵学良;李智勇;田文明
3.用于脉冲叠加器的LLC谐振充电源的研究 [J], 黄超林;姜松;饶俊峰;李孜
4.大功率交流脉冲埋弧焊接电源波形控制策略研究 [J], 王振民;唐嘉健;罗犇德;饶杰;林三宝;徐孟嘉
5.室内空气净化用高压窄脉冲电源的研究 [J], 原乃武;荣命哲;曾征;闫治安;袁兴成;王小华
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《B4C-6061Al复合材料脉冲电流制备机理及其加工性能研究》篇一B4C-6061Al复合材料脉冲电流制备机理及其加工性能研究一、引言随着科技的发展和工程需求的提高，B4C（硼酸铝）与6061Al（铝合金）复合材料因其优异的物理和机械性能，在航空、汽车、电子等领域得到了广泛的应用。
然而，其制备工艺和加工性能一直是材料研究领域关注的焦点。
本篇论文以B4C/6061Al 复合材料为研究对象，主要探讨了其脉冲电流制备的机理及其加工性能的改善。
二、B4C/6061Al复合材料脉冲电流制备机理B4C/6061Al复合材料的制备通常采用脉冲电流法。
该方法的核心是利用高频脉冲电流产生大量的热量和压力，将B4C与6061Al复合材料的成分有效混合，同时避免过热或过度结晶对材料的影响。
首先，脉冲电流的引入使得B4C颗粒与6061Al基体之间产生了强烈的电场作用。
这种电场作用使得B4C颗粒能够在高频率和高速度的冲击下分散于铝合金基体中，形成了均一稳定的复合结构。
同时，在高频的脉冲击中，颗粒与基体之间的界面得到了有效的改善，提高了复合材料的界面结合强度。
其次，脉冲电流产生的热量和压力有助于降低复合材料的熔点，使得B4C颗粒在熔化铝合金中更容易被分散，提高了其在基体中的均匀性。
同时，高能量的脉冲电流促进了金属基体的细化过程，使晶粒细化、分散、结构稳定。
这种独特的晶粒结构显著地改善了材料的物理和机械性能。
三、加工性能的研究通过改变脉冲电流的参数，可以有效地改善B4C/6061Al复合材料的加工性能。
在加工过程中，该复合材料具有较好的切削性能和耐磨性，能够满足高精度的加工需求。
此外，由于脉冲电流的引入，使得该复合材料在高温下的稳定性和耐热性得到了显著的提高。
这使得B4C/6061Al复合材料在高温环境中具有更优异的加工性能。
四、实验与结果分析通过一系列的实验研究，我们发现在一定的脉冲电流参数下，B4C/6061Al复合材料的组织和性能都得到了显著的提高。
