等离子体电解氧化过程中微弧放电簇的热效应研究

等离子体电解氧化(PEO)在应用过程中遇到了诸如微放电类型区分及其有效控制的原理不明确、膜层中缺陷多、工艺效率低等较为严峻的问题。而对成膜有决定作用的微弧放电簇热效应的研究是揭示和解决些问题的关键。但由于放电弧斑尺寸小、持续时间短、温度高及所处的气-液或气-固环境，因而影响放电参数的众多因素很难隔离与分析。本项目基于电学、ICCD 以及光学方法对微弧放电簇的特征参数刻画，建立其热源模型，研究其内部及毗邻放电通道中的温度场和应力场，并通过电脉冲参数优化、电解液中电极表面吸附的胶体粒子的分散均布以及过程分级控制等方法对微弧放电簇的热效应进行控制。项目的实施与完成，对于深入理解和揭示PEO 的工艺本质、解决其在工业应用中所面临的重大问题、进一步巩固和提升PEO 膜层在耐蚀、耐磨、耐热和生物、电陶瓷功能材料的控制合成等领域内的应用将会产生重要的推动作用。

等离子体电解氧化(PEO)是在阳极氧化基础上发展起来的、于水基电解液中对能够形成阻挡层的金属基体进行电化学表面强化处理的技术。本项目从处理过程中产生的微放电类型入手、研究了微放电的热效应、在成膜过程中的作用、电解液的离散控制以及以溅射镁层为基体的电化学氧化过程。研究发现PEO处理过程中的微放电可分噪声火花和软火花两种主要类型，前者对应于膜层的外部层的形成，而后者则在膜层内部致密层的形成中起主导作用。激发和利用软火花的作用主要在于控制膜外部层中氧化物组份的碱度，亦即控制和优化电解液中可结合进入外部层的阴离子成分。对于电解液组份之间的作用，尝试研制了电解液的离散控制系统。首次采用溅射镁层在Keronite电解液中进行了传统的阳极氧化及随后的等离子体电解氧化。首次采用超薄切片方法制备了镁及其合金的TEM试样并清晰的观测到膜层/基体界面处的阻挡层。