一、纳米级铝阳极氧化膜的形成机理及结构调整(论文文献综述)
胡泽艺[1](2021)在《特种包装用Al-Cu-Mg合金的成形机理及强韧化机制研究》文中指出铝是一种资源丰富的白色轻金属,在包装工业中的用量占有色金属的首位。铜、镁元素的加入能进一步提高包装材料的强度,并改善加工性能。然而,现有Al-Cu-Mg合金存在组织不均匀、结构难调控等传统缺陷,其强韧性难以满足恶劣工况条件下服役的使用要求。为了拓展Al-Cu-Mg合金在特种包装中的应用,需开发出同时具备高强、高韧和耐腐蚀性能的新型铝合金,替代传统的钢质、铜质、钛质材料,以减轻重量、降低成本、提高装备的使用性能。本文以喷射成形快速凝固细晶Al-Cu-Mg合金为研究对象,将快速冷冲作为强塑性变形方法,采用原子分辨率透射电镜(TEM)、扫描透射电镜(STEM)、力学性能测试等表征手段,对Al-Cu-Mg合金在形变及热处理过程中微观组织的演变规律、析出相行为及位错运动机制,进行了系统地观察和理论分析。主要研究了析出相在快速冷冲变形过程中的回溶机理及后续时效过程中的再析出行为,探索了析出序列与变形程度及时效温度之间的相互关系,分析了预变形、时效温度、时效时间对合金力学性能的影响规律,阐明了析出相特征与力学性能之间的相关联性。同时,对快速冷冲喷射成形Al-Cu-Mg合金阳极氧化工艺进行了探索,旨在为进一步拓展Al-Cu-Mg合金在特种包装中的应用奠定基础。论文获得的主要结论如下:(1)研究了快速冷冲强塑性变形过程中喷射成形细晶Al-Cu-Mg合金析出相的演变规律,分析了析出相的破断回溶机理,讨论了S’相与θ’相在相同变形条件下的回溶速度差别。结果表明,挤压态合金中主要的析出相为S’相和θ’相,在快速冷冲变形过程中,析出相在扭曲、脆断、回溶和缩颈的共同作用下基本回溶于基体中。S’相的脆断,增加了与铝基体的接触面,提高了界面畸变能,从而导致S’相的自由能高于基体自由能,打破了S’相与铝基体间的能量平衡,从而为溶质原子回溶至铝基体创造了扩散条件。此外,θ’相比S’相更加稳定,不容易发生破断和回溶。(2)探索了时效温度及冷冲道次对Al-Cu-Mg合金试样硬度的影响。在同一快速冷冲道次下,经180℃时效的试样具有最高的峰值硬度,经160℃和200℃时效的试样峰值硬度相差不大。同一时效温度下,试样的峰值硬度随冷冲道次的增加呈上升趋势。时效温度和冷冲道次与时效响应时间紧密相关,提高时效温度和增加冷冲道次均能有效缩短到达时效峰值的时间。(3)分析了快速冷冲诱导析出相回溶后,在时效阶段的再析出行为。结果表明,时效过程中Al-Cu-Mg合金的主要析出相为S’相,当时效温度能够消除基体晶格畸变时,析出序列与常规序列相同;当时效温度不足以消除基体晶格畸变时,析出序列发生改变,GPB区的形成受到抑制;当时效温度为180℃和200℃时,峰值时效试样中仍能观察到GPB区。S’相的析出过程并不完全按照时效时间有序进行,在时效峰值前的任何阶段S’相都有可能发生形核长大。随着时效时间的延长,不同状态试样中S’相均发生了粗化,这是导致过时效阶段试样硬度下降的主要原因。(4)通过对具有不同析出相特征Al-Cu-Mg合金的力学性能进行研究,找出析出相与强塑性变形及热处理工艺之间的内在联系。强塑性变形过程中试样的硬度主要取决于析出相回溶导致的硬度减小,以及塑性变形过程中产生的加工硬化这两方面的综合效果。时效阶段试样的力学性能主要由析出相的尺寸、形貌及分布决定。试样在160℃低温时效过程中,经2道次快速冷冲后,试样的抗拉强度和屈服强度较1道次试样的有所下降,这主要是由位错的不均匀分布导致S’相的不均匀析出,削弱了析出强化的效果。4道次快速冷冲+时效180℃/2h试样具有最高的抗拉强度和屈服强度,分别为509 MPa、393 MPa。(5)探究了快速冷冲和再结晶退火过程中合金析出相、晶粒形貌和形变带的演变规律,探讨了析出相与再结晶的相互作用,形变带的形成机理及对晶粒细化的影响。结果表明,采用多道次快速冷冲、高温再结晶退火及快速加热和慢速冷却的方法制备的Al-Cu-Mg合金中析出相主要以平衡相S相为主,还有少量较粗的Al6Mn相。随着冷冲道次的增加,析出相的密度不断增大、尺寸显着减小,变形带和过渡带逐渐消失,晶粒组织不断细化并趋于均匀。快速冷冲引入的缺陷有助于Al-Cu-Mg合金脱溶和再结晶形核,促进S相和再结晶的形核与长大,较粗晶粒中的形变带及过渡带在形变和再结晶过程中会转变为形变诱生晶界,从而有效细化晶粒,获得均匀纳米晶组织并促进S相在基体中弥散分布。(6)在掌握形变及热处理过程中析出相的演变规律及强韧化机制的基础上,为了提高Al-Cu-Mg合金的耐腐蚀性能,对不同热处理工艺试样进行了阳极氧化处理,利用电化学工作站对氧化膜进行耐腐蚀性能测试,探索了热处理工艺及电压对氧化膜耐腐蚀性能的影响。实验结果表明,当电压为35 V时,时效180℃/2 h试样具有最优异的耐腐蚀性能和最大的膜层厚度及硬度,分别为82μm、432 HV。
曹羽鑫[2](2021)在《稀土Ce对低合金高强钢耐点蚀性能和焊接性能的影响》文中指出随着海洋资源的开发,在海洋工程领域中对低合金高强度钢的需求量日益增大,且对其焊接性能和耐腐蚀性能提出了更高的要求。稀土添加到钢中起脱氧、脱硫和改性夹杂物等作用,生成的稀土夹杂物细小弥散,对钢的耐腐蚀性能和焊接性能均有改善作用。我国是稀土大国,同时也是钢铁大国,但不是钢铁强国,因此将稀土资源和钢铁资源相结合,发挥稀土优势弥补钢铁劣势,开发高性能的低合金高强度钢,具有重要战略意义。本论文以低合金高强钢为研究对象,系统研究了添加不同含量的稀土Ce对钢中粒子特征、微观组织以及焊接性能和耐腐蚀性的影响作用机理,主要结论如下:(1)原位观察研究了Ce处理低合金高强钢在热循环过程中细化晶粒的作用,结果表明,钢中第二相粒子在高温下,可钉扎奥氏体晶界,抑制奥氏体晶粒长大,随着温度降低,奥氏体转变为针状铁素体和贝氏体组织。针状铁素体以晶内夹杂物为形核核心,沿着不同的方向生长,贝氏体以晶界为形核核心,由晶界向晶内生长,针状铁素体和贝氏体交互在一起形成复合组织可分割原奥氏体晶粒,从而细化晶粒。在Ce处理钢中,Ca-Al氧化物外附Ti N夹杂被改性为Ce Al O3,且夹杂物的数量变少,平均尺寸变小。此外,Ce可促进Ti在钢中的溶解,导致更多细小的Ti N析出物析出,在高温下可有效钉扎奥氏体晶界,抑制奥氏体晶粒长大,从而细化晶粒。(2)在100 k J/cm线能量焊接热模拟条件下,研究了不同Ce含量对低合金高强钢在焊接热影响区的组织和韧性的影响,结果表明,随着Ce含量由0.012 wt.%增加到0.086 wt.%,钢中夹杂物由Ce2O2S逐渐向CexSy-Ce P和Ce P转变。其中Ce2O2S夹杂物与铁素体错配度较低,对针状铁素体诱导能力最强,导致0.012 wt.%Ce含量钢中针状铁素体含量最高。此外,钢中M/A组元含量也随着Ce含量的增加而降低。因此,0.012 wt.%Ce含量钢在粗晶热影响性区下低温冲击韧性最好,其原因是在钢中形成高含量的针状铁素体和低含量的M/A岛的细晶组织,有效抑制了裂纹扩展,从而提高了钢的韧性。(3)基于第一性原理对Ce处理钢中夹杂物诱导点蚀机理进行研究,对Ti N、Mn S、Ca O·2Al2O3、Ce2O2S、Ce Al O3和钢基体的功函数进行了计算。结果表明,Mn S和Ce2O2S相比钢基体功函数较小,在点蚀初期作为诱导源,诱导点蚀发生。因此,在浸泡实验中,Mn S和Ce2O2S在点蚀初期,充当微电偶腐蚀对中的阳极,优先发生溶解。此外,Ce夹杂物相比同类型夹杂物具有更高的功函数,表明Ce夹杂物的耐点蚀性能力更强。(4)研究了不同Ce含量对低合金高强钢耐点蚀性能的影响,结果表明,Mn S、Ce2O2S、CexSy具有较高的点蚀敏感性,在0 wt.%、0.012 wt.%、0.060 wt.%Ce处理钢中分别作为点蚀源诱导点蚀发生。而在0.060 wt.%、0.086 wt.%Ce处理钢中,Ce P表现出较强的耐点蚀性能,对点蚀的扩展有抑制作用。然而0.012 wt.%Ce处理钢的耐点蚀性能最强,其原因是在0.012 wt.%Ce处理钢中夹杂物尺寸小且数量较少,1μm以下的稀土夹杂物占比高达46%,这些小尺寸夹杂物在钢中很难引起点蚀。而在0.060 wt.%和0.086 wt.%Ce处理钢中,由于钢中Ce P尺寸较大且数量较多,导致钢的整体耐点蚀性能较低。(5)研究了Ce3+在3.5%NaCl溶液中对低合金高强钢的缓蚀机理,结果表明,Ce3+可作为阴极沉淀型缓蚀剂,在腐蚀介质中,能在钢表面生成颗粒状较致密的Ce的氧化物或氢氧化物,增大腐蚀产物膜对Cl-和氧向钢基体表面扩散的阻力,降低钢的腐蚀速率。此外,Ce3+可与氧反应生成CeO2,消耗了氧,从而进一步对钢基体表面起保护作用。
李志强[3](2020)在《铝合金表面彩色阳极氧化膜的制备与其光学干涉着色机理研究》文中认为铝合金材料作为应用最广泛的有色金属材料,表面着色处理对提高其产品的美观程度、附加价值及产品利润具有重要意义。传统电解着色的色彩单调,局限于香槟色-古铜色-黑色,难以同时满足铝合金阳极氧化膜耐候性与多色化的需求。本研究旨在开发出一种可在单一着色槽液中稳定输出的多彩电解着色方法;通过改变输出电源参数,探明着色工艺、氧化膜微结构和其颜色特征之间的相关性,明确其显色规律和着色机理。采用布拉格理论进行定量计算和有限元模拟方法进行模拟,探究氧化膜彩色着色的光学干涉过程。研究结果表明,经试验所述交、直流交替电解工艺后,在铝合金表面会依次形成顶部硫酸氧化层、中间反射层和底部颜色调整层三层氧化膜。顶部硫酸氧化层的厚度和孔径等参数受硫酸中阳极氧化步骤氧化时间和氧化电压控制,不影响氧化膜着色颜色。阻挡层修复步骤使顶部硫酸氧化层阻挡层发生溶解与再生成,该步骤电压会影响中间反射层的结构,进而对着色颜色产生影响。中间反射层生成步骤的低压交流电氧化形成柔软,孔道不规则,同时具有各向同性性质的中间反射层,该层对入射光能形成有效反射,是着色过程的关键结构。控色步骤形成底部颜色调整层,该层的厚度和膜孔结构参数均显着影响氧化膜着色颜色。该步骤氧化时间从55s延长至145s时,底部颜色调整层的厚度从136nm增长到271nm,氧化膜的颜色从黄色转变为绿色。通过控制该步骤氧化时间可控制该层厚度,进而精确调整着色颜色。膜孔中电沉积步骤会在氧化膜底部的膜孔中沉积形成成分为Sn O2和Sn Ox/Sn的沉积物,该沉积物的含量与物相组成不影响氧化膜的颜色,但具有提高氧化膜颜色饱和度的作用。氧化膜结构对着色颜色的影响规律符合布拉格薄膜干涉特征。中间反射层与铝合金表面分别为布拉格薄膜干涉结构中的两个反射面。入射光在中间反射层形成第一束反射光,透射过中间反射层的光在铝合金表面反射形成第二束反射光。两束反射光发生干涉而使特定波段的光强度得到增强而使氧化膜表现出对应的颜色,反射光的光程差由中间反射层和底部颜色调整层共同决定。经计算,顶部硫酸氧化层、中间反射层、底部颜色调整层三层氧化膜的复合折射率分别为1.8205、2.004和1.819。通过布拉格干涉公式计算得到,随着底部颜色调整层厚度136nm增厚至168nm时,干涉波长从636nm延长至711nm;厚度从223nm增厚至271nm时,干涉波长从421nm延长至524nm。使用有限元模拟软件仿真模拟得到,随底部颜色调整层厚度增加,反射峰波长红移,同时反射率曲线与实验测量的结果特征一致。理论计算和模拟的结果均验证了布拉格干涉机理的科学性。本实验探究了多层微结构氧化膜的制备工艺参数对其结构和颜色的影响规律,提出了基于多层微结构氧化膜的光学干涉着色机理,并通过理论计算和仿真模拟验证了该原理的正确性,为多工艺构建复杂氧化膜结构和多层微结构氧化膜显色的相关研究奠定了基础,对铝合金着色领域的理论研究与实际应用均有着重要的意义。
姜阅[4](2020)在《不锈钢表面抗菌功能膜的环保制备工艺及性能研究》文中指出不锈钢是目前人类应用最广的金属材料之一,因其具有良好的耐蚀性、力学性能以及可加工性而被广泛应用于各个领域。但是在厨卫餐具、医疗器械等特殊领域中,普通不锈钢在使用时容易沾染灰尘、污渍等,成为滋养细菌的温床,威胁人们的健康,因此研究具有抗菌性能的不锈钢产品具有广阔的应用前景。不锈钢的阳极氧化作为一种表面改性方法逐渐成为研究的热点,通过阳极氧化在不锈钢表面构建的微纳米多孔结构具有良好的潜藏性,可以作为载体进行功能性物质的沉积和附着,从而制备出具备特定功能的不锈钢材料,为抗菌不锈钢的制备提供了新思路。本文以304不锈钢为研究对象,选用磷酸-乙二醇的环保电解液体系,系统研究了磷酸含量、电解液温度、氧化电压和氧化时间等参数对不锈钢表面纳米多孔膜结构形成的影响,初步分析了不锈钢表面纳米多孔膜结构的形成机理,进而从中优选出最佳工艺参数。以优选的阳极氧化参数制备的不锈钢表面纳米多孔膜为载体,通过交流电沉积法向纳米孔中引入Ag、Cu等抗菌元素,制备不锈钢表面含Ag、含Cu抗菌膜;通过溶胶凝胶法制备掺Ag二氧化钛溶胶,并将其旋涂在纳米多孔膜表面,经热处理后制备不锈钢表面掺Ag二氧化钛抗菌膜。研究了相关工艺参数对不锈钢表面抗菌膜微观形貌、耐磨性能、耐蚀性能、抗菌性能和疏水性能的影响。研究结果如下:1.制备不锈钢表面纳米多孔膜的优选工艺为:磷酸乙二醇体积配比为3:7,电解液温度为0℃,氧化电压为15V,氧化时间为1h。此时可以在不锈钢表面形成排列紧密、均匀有序的纳米多孔氧化膜结构,膜层厚度为2~3μm,孔径尺寸为100nm左右。2.交流电沉积过程中,沉积电压过低或时间过短时,沉积层较薄且沉积物在纳米孔中分布不均匀,影响抗菌效果;沉积电压过高或时间过长时,表面沉积层被酸性电解液腐蚀形成密集的腐蚀微孔,部分区域因沉积物质还原过快而导致沉积层成片脱落。经研究表明,制备不锈钢表面含Ag抗菌膜的优选工艺为:沉积电压5V,沉积时间2min,此时对大肠杆菌的杀菌率可以达到99.9%;制备不锈钢表面含Cu抗菌膜的优选工艺为:沉积电压10V,沉积时间5min,此时对大肠杆菌的杀菌率可以达到92.0%。3.不锈钢表面的纳米多孔膜结构有利于提高掺Ag二氧化钛溶胶与不锈钢基板之间的浸润性,经热处理烧结后,掺Ag二氧化钛膜层与不锈钢基体牢固结合,不易发生膜层开裂。同时Ag离子的掺杂大大增加了二氧化钛的抗菌效果,当溶胶中Ag/Ti O2质量百分比达到4%以上时,不锈钢表面掺Ag二氧化钛抗菌膜对大肠杆菌的杀菌率达到了95%以上。4.通过交流电沉积以及溶胶凝胶旋涂制备的不锈钢表面抗菌功能膜的耐蚀性能和耐磨性能相对于普通不锈钢均有明显的提升,表面状态也由原来的亲水性转变为疏水性。不锈钢表面良好的疏水性能够减少污渍在表面的停留,不仅具有自清洁的效果,而且在一定程度上减少细菌在表面的生长繁殖,对提高不锈钢表面的抗菌性能有一定的帮助。
李傲坤[5](2019)在《多孔阳极氧化铝的制备》文中提出随着纳米科学的兴起,多孔阳极氧化铝(Porous anodized aluminum oxide)因具有高纵横比、高有序度、纳米尺寸、且孔径可调等结构优点,被广泛应用于纳米材料的制备。此外,阳极氧化铝膜(PAA)本身是绝缘体,耐高温,耐腐蚀,硬度高,且具有很高的光学透过性,因此还广泛应用于微电子、光催化、生物医学、海洋防腐、可再生能源等领域。但目前对阳极氧化铝的研究主要集中于一元酸体系,并且研究重点侧重于后期的阳极氧化过程,而忽略了前期磨抛及退火等预处理工艺对阳极氧化过程的影响,因此本论文在磷酸、硫酸、草酸电解液体系的研究基础上,探索了磷酸-草酸二元电解液体系中多孔阳极氧化铝的制备,并且通过对电化学抛光、退火等预处理工艺的研究,发现铝片的前期预处理对后续的阳极氧化过程有重要的影响,具体的研究结论如下:(1)PAA模板的表面质量取决于铝片的前期预处理工艺,铝片经预处理后的表面粗糙度越低,PAA模板孔的有序度及平整度越高,膜的整体质量越高。通过对传统抛光工艺的改进,发现当电解液中高氯酸与乙醇的体积比为1:6.5时,电化学抛光效果最好,表面粗糙度达到21nm,制备的PAA模板质量质量最好。(2)铝片阳极氧化后生成的PAA膜为无定型结构,实验发现退火工艺对多孔阳极氧化铝的影响并不明显。在草酸体系中,二次阳极氧化法制备的PAA模板的有序度最高,在磷酸体系中,温和型阳极氧化法制备的PAA模板有序度较差,硬质阳极氧化法制备的PAA模板孔的有序度较高,且孔径最大可达500nm;而在磷酸-草酸二元酸体系中制备的模板,孔的有序度接近草酸膜,当磷酸与草酸体积比为4:1时,可以在60V电压下制备出与磷酸体系高场阳极氧化法相似的模板,硫酸体系中制备的多孔阳极氧化铝模板,孔密度较小,且成膜效率最低。(3)相较于电化学抛光后的样品,阳极氧化制备的PAA模板在模拟海水中的自腐蚀电流明显下降,耐腐蚀性显着提高。本论文采用直流恒流电沉积法制备了Cu纳米线,结果表明:沉积速率与镀液pH、电流密度、水浴温度等实验参数密切相关,沉积速率直接影响纳米线的形貌,沉积速率过快易造成堵塞,沉积速率过慢,制备的纳米线均匀性较差。
李世泽[6](2019)在《多级结构多孔阳极氧化铝模板的制备及Ni复型研究》文中研究说明多级结构材料是指结合纳米材料优异性质和微米级结构优异稳定性形成的复合结构材料,是一类集结构-功能于一体的材料,广泛应用于仿生学、催化、传感器等领域。金属Ni纳米材料因其优异的磁学、催化等性能而受到广泛关注。多孔阳极氧化铝(Anodic Aluminum Oxide,AAO)因其参数可调、工艺成熟、成本低廉等诸多优点常用作制备纳米结构材料的模板。本文主要研究了可用作制备多级结构材料模板的具有微米/亚微米/纳米多级结构的多孔AAO膜,基于有序多孔AAO模板通过脉冲电化学沉积法制备Ni纳米阵列。(1)在草酸电解液体系(0.3 mol?L-1草酸:乙醇=1:1,V/V)中,通过高电压(400600V)阳极氧化过程形成具有微米/亚微米多级结构的多孔AAO膜。研究了电压和电解液温度对阳极氧化过程中多孔AAO膜生长过程和阻挡层形貌的影响。(2)在0.3 mol?L-1草酸电解液中,基于第一次高电压阳极氧化铝基,通过低电压(40 V)阳极氧化过程制备具有微米/亚微米/纳米多级结构多孔AAO膜。研究了不同的第一次阳极氧化电压对第二次阳极氧化过程中电流密度的影响。(3)在草酸电解液体系(0.3 mol?L-1草酸:乙醇=1:2,1:3,V/V)中,通过超高电压(7001000 V)阳极氧化过程制备出含有多种氧化铝晶型的多孔AAO膜。研究了电解液中乙醇含量对阳极氧化过程的影响,详细分析了阳极氧化过程中的电压/电流密度-时间曲线,基于样品形貌分析多孔AAO膜出现氧化铝晶体并通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)进行确认,研究了氧化铝晶体形成的原因并提出了多晶多孔AAO膜的结构模型。(4)通过不同的方法对多孔AAO膜进行处理,制备具有电极的多孔AAO模板。研究了Au电极多孔AAO模板、Al电极多孔AAO模板、ZnO电极多孔AAO模板的制备方法,详细分析具有支撑结构Al电极多孔AAO模板的制备工艺,分析了不同处理方法的特点。(5)基于不同电极的多孔AAO模板,通过脉冲电化学沉积方法制备出金属Ni纳米结构阵列。基于Au电极多孔AAO模板制备出了Ni纳米线、基于Al电极多孔AAO模板制备出具有支撑结构的Ni纳米柱/线、基于ZnO电极多孔AAO模板制备出具有Ni填充的ZnO纳米管,研究了Al电极自还原过程对多孔AAO模板脉冲电沉积过程的影响,分析不同电极多孔AAO模板Ni纳米结构的生长过程。
邢俊恒[7](2014)在《钛表面阳极氧化物的生长、结构及性能研究》文中认为电化学阳极氧化法制备的钛表面氧化物薄膜具有优异的耐腐蚀性、极佳的光催化活性、良好的生物相容性等诸多优点,且其制备过程简单、易于控制、成本低、无毒,因此被广泛应用于腐蚀防护、光催化降解有机污染物、光水解制氢、染料敏化太阳能电池、传感器、电池及生物医学等领域。选择合适的阳极氧化条件,可在钛金属表面形成致密型的氧化膜材料或多孔型的纳米管材料。然而,对于致密型的钛氧化膜材料来说,在不同的阳极氧化条件下钛表面阳极氧化膜的生长和结晶形成机理目前仍不是十分明确。此外,对于多孔型的阳极氧化钛纳米管材料来说,由于氟离子对钛氧化物有较强的化学攻击性,所以传统的采用含有氟离子的电解液来制备TiO2纳米管的方法有其天然的局限性。本文首先在硫酸电解液中详细研究了各种阳极氧化参数和条件对钛阳极氧化膜的生长和结晶的影响,并且探索了在不同条件下钛阳极氧化膜的生长过程和结晶机理。此外,本文还引入了一种新的、温和的含有BF4的电解液,进行了TiO2纳米管的制备及性能研究。本文的主要研究内容如下:(1)研究了不同阳极氧化模式对钛表面阳极氧化膜生长与结晶的影响。结果表明,相较于在扫描电位或者两者结合模式下所生长的氧化膜,恒电位模式下所形成的氧化膜更厚、更加粗糙,并且具有较好的结晶性。对于在恒电位模式下所生长的氧化膜,由于在钛基底表面的局部缺陷处具有非常大的电流密度,因此形成了“花瓣状”的结晶大颗粒。而对于在扫描电位或两者结合的氧化模式下所形成的氧化膜,其结晶性较为均匀,主要是由氧化膜在生长过程中的内在压应力引起的。(2)详细比较了机械打磨钛基材和溅射沉积钛基材表面所生长的钛阳极氧化膜的结构和性能。结果发现,钛基底对钛阳极氧化膜的生长和结晶有着重要的影响。在溅射沉积钛基材表面所生长的氧化膜非常光滑和致密,因此不利于电子的传输,从而不利于氧化膜的生长和结晶。(3)分别在高电位和低电位下研究了氧化时间对钛氧化膜形成和结晶的影响。研究发现,延长氧化时间有利于钛氧化膜的生长和结晶。钛的阳极氧化过程分为两个阶段,即氧化膜的生长阶段和氧化膜的老化阶段。在氧化膜的生长阶段,氧化膜的厚度和结晶度以一个较快的速度增长,而在氧化膜的老化阶段,由于氧化膜的溶解速率加快,氧化膜的厚度和结晶度的改变较小。(4)引入了一种新的含有BF4的电解液,进行TiO2纳米管的制备研究。与在常见的含有F的电解液中制备的TiO2纳米管相比,在HBF4电解液中所形成的TiO2纳米管排列规整、管壁光滑,具有特殊的双层结构,且表现出较好的光催化活性。当采用含有BF4的电解液来进行TiO2纳米管阵列的制备时,BF4离子能够在高电场的作用下分解产生F离子,这对TiO2纳米管的形成起着关键性的作用。(5)分别采用机械打磨钛、电化学抛光钛和两步法钛基底进行了TiO2纳米管的制备。结果表明,钛基底的表面形貌对TiO2纳米管的生长和性能有着重要的影响。对于两步法钛基底,通过移除掉在第一步阳极氧化中所形成的纳米管,在其表面留下了许多呈六方型均匀排列的印迹,在随后进行的第二步阳极氧化中,这些印迹扮演着类似模板的作用,可指导下层纳米管的生长。因此,在三个样品中,通过两步阳极氧化法所制备的TiO2纳米管拥有最为有序的结构和光滑的管壁,因此表现出最为优异的光电化学性能。(6)通过在含有BF4的电解液中加入乳酸或葡萄糖酸的办法来优化TiO2纳米管的形貌和性能。研究发现,相比于在普通电解液中生长的TiO2纳米管,通过乳酸或葡萄糖酸优化的TiO2纳米管具有较好的表面形貌和光催化活性。这是由于乳酸或葡萄糖酸这类弱有机酸的螯合作用能够有效地降低TiO2纳米管表面的OH基团含量,从而为TiO2纳米管的生长提供一个更加“温和”的环境,因此有利于有序而稳固的TiO2纳米管的形成。总之,本文首先在0.1mol·L-1的H2SO4电解液中制备出了致密型的钛阳极氧化物薄膜。结果表明,氧化电位、氧化时间、氧化模式、钛基材等阳极氧化条件和参数对钛氧化膜的生长和结晶都有着重要的影响。这些研究结果为钛和其他金属材料表面阳极氧化膜的形成、结晶和可控生长的知识框架提供了重要的实验和理论的依据。此外,本文还采用了一种新型的含有BF4的电解液体系成功地制备出了高度有序的TiO2纳米管阵列,且所制备的TiO2纳米管具有特殊的纳米孔/纳米管状双层结构和优异的光催化性能。通过以上的研究,获得了对TiO2纳米管在BF4溶液中的形成和生长的基本认识,从而为阳极氧化TiO2纳米管阵列的制备提供了一种新型的、不含有F的电解液体系。
徐月婷[8](2014)在《7A04-T6铝合金腐蚀行为及其阳极氧化封孔工艺的研究》文中研究表明7A04铝合金具有优良的性能,如密度低、强度高和耐腐蚀等,广泛应用于航天航空、交通运输领域。合金元素在铝基体中形成金属间化合物,经固溶时效处理后有强化相析出,提高了铝合金的机械性能,但耐腐蚀性能变差。当7A04-T6铝合金零件应用于含有氯化物的环境中时,点蚀、剥蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀的出现最终导致铝合金零件的失效。本论文以热挤压7A04-T6铝合金棒材为研究材料,借助激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱分析和电子万能试验机,研究其在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为和对其拉伸性能的影响。探索了草酸阳极氧化法制备氧化膜的最佳工艺参数,然后对氧化膜分别进行沸水和溶胶-凝胶涂层封孔,应用激光共聚焦显微镜和扫描电镜对氧化膜、阳极氧化膜+沸水封孔涂层和阳极氧化膜+溶胶-凝胶涂层分别进行表征,并通过腐蚀试验和电化学测试对涂层的耐腐蚀性能进行评价。7A04-T6铝合金在3.5%NaCl溶液中的浸泡腐蚀试验结果表明,在初始两周腐蚀缓慢,腐蚀面积的增加和暴露出来的金属化合物数量的增多,导致腐蚀失重速度加快;腐蚀沿金属间化合物周围深入基体,造成拉伸试样颈缩现象弱化,延伸率由3.56%下降至2.17%。通过改变阳极氧化条件,观察试样表面形貌以及测量氧化膜厚度和硬度,得到最优阳极氧化工艺为草酸浓度60g/L、步进电压60~75V、恒温15℃和阳极氧化2h。氧化膜厚度为18μm,维氏硬度达到最大值为292HV0.025。氧化膜腐蚀实验结果表明,尺寸较大的金属间化合物导致的阳极氧化膜缺陷孔洞,这是阳极氧化膜底部腐蚀、氧化膜沿晶破裂和最终完全失效的原因。沸水封孔实验结果表明封孔后氧化膜的耐腐蚀性能显着提高,但孔洞并没有消除,对封孔质量影响不大。溶胶-凝胶封孔实验结果表明在300℃干燥凝胶最为牢固稳定,涂层越厚其耐腐蚀性能越好;涂层在Cl-离子环境下耐腐蚀性能良好,出现局部腐蚀现象。
王莉贤[9](2013)在《铝合金高防护性阳极氧化复合膜及其原位偶合着色研究》文中认为铝合金作为一种性能优异的轻质金属材料在建筑、机械、电子、航空及军事领域被广泛使用,应用领域的增加亦对铝合金表面的防护性能和装饰效果提出了更高的要求。铝合金表面可经阳极氧化形成具有较高耐磨性和耐蚀性的阳极氧化膜(AAO膜),还可通过多种方式对其增强改性和表面着色,以提高防护性能和装饰效果。近年来,对AAO膜的结构、形成机理及着色工艺的探索一直是该领域的研究热点之一。本文采用电化学方法,在含有无机酸和有机酸的混和电解液中加入带负电荷的含硅超微粒子和辅助添加剂,从而在铝合金表面形成具有高防护性能的掺硅复合AAO膜。与普通AAO膜相比,这种新型复合膜结构紧密、孔隙率低、硬度更高、防护效果优良、孔径分布均匀且易于着色。微观分析表明:掺硅复合AAO膜中硅元素主要是以NaAlSi3O8长石型结构存在。采用N,N′-二苯基丙二酰胺衍生物与取代苯重氮盐反应的方法得到了9种苯偶氮N,N′-二苯基丙二酰胺衍生物(AZO),核磁共振谱和质谱分析表明其中7种为新化合物。通过原位偶合反应的方法,将以上产物嵌入到掺硅复合AAO膜的微孔中从而形成耐光、色艳、色调丰富的着色膜。该着色膜克服电解着色和整体着色法获得的着色膜颜色发暗、色调单一、装饰效果不佳等缺点,同时具备化学染色法所不具备的优异耐候性能。配方的优化试验结果表明硫酸体系交流氧化制得的复合AAO膜着色效果最佳,呈均匀的黄色,其中电流密度和反应时间对着色效果影响较小,而温度影响较大,最佳着色反应温度在25℃~35℃。红外和电镜等微观分析表明:原位着色法的反应机理是先将有机颜料一组分(Ⅰ)通过化学键合和物理吸附作用,沉积在复合AAO膜孔中,作为有机颜料另一组分(Ⅱ)的锚基;然后在复合AAO膜上Ⅱ与锚基Ⅰ进行反应,生成有机颜料(Ⅲ),从而使Ⅲ象铆钉一样紧紧嵌入复合AAO膜的微孔中。对复合AAO着色膜的防护性能测试结果表明:336h耐盐雾实验腐蚀评级为10级,10周期(240h)的耐交变湿热实验试片膜层无变化,28d(672h)耐霉菌实验长霉为0级,连续1Y(365天)自然气候暴露实验腐蚀评级为10级。复合着色膜光谱性能测试结果表明:着色剂AZO在复合膜中光反射情况和从膜中剥离得到的着色剂在溶液中的光吸收情况相吻合,表现在380~480nm(λmax)有吸收,其互补色对应黄及黄绿色。总之,该膜防护性能优异,可满足多种严酷条件下(如潮湿、含工业气体、盐分和尘埃的大气中)的应用要求;装饰效果良好,可同时具备电解着色技术形成的着色膜的耐光性和化学染色(有机着色)技术形成的着色膜的丰富色调和艳丽色泽。本文中着色复合膜的制备工艺及方法为铝合金表面阳极氧化膜的增强改性和着色研究提供了一条具有特色的新思路,进一步推动了AAO着色膜技术的发展。
朱绪飞,韩华,宋晔,段文强[10](2012)在《阳极氧化物纳米孔道和TiO2纳米管形成机理的研究进展》文中进行了进一步梳理自组织有序的TiO2纳米管和多孔型阳极氧化膜(PAO)因其潜在的应用价值而倍受关注.阀金属的阳极氧化研究了80多年,但是六棱柱元胞结构和多孔纳米管的形成机理至今尚不清楚.本文不是简单地综述PAO的形成机理,而是从更宽的视角综述了致密型阳极氧化膜与PAO的本质联系和形貌差异.对比两种膜的形貌差异和生长过程有助于孔洞形成本质的认识.简要综述了PAO的传统"场致助溶(FAD)"理论和局限性,重点综述了PAO形成机理的最新研究进展,包括粘性流动模型、阻挡层击穿模型、氧气气泡成孔模型、等电场强度模型等.在充分对比分析最新成果的基础上,对PAO机理研究的发展趋势进行了展望:采用超声氧化、真空或高压条件下氧化以及对电解液中添加碳酸钠或还原剂等方法,对揭示孔洞形成和自组织的本质将会有很大帮助;从电流和阳极氧化效率角度入手,是探究传统FAD理论的物理本质的有效途径.
二、纳米级铝阳极氧化膜的形成机理及结构调整(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纳米级铝阳极氧化膜的形成机理及结构调整(论文提纲范文)
(1)特种包装用Al-Cu-Mg合金的成形机理及强韧化机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 Al-Cu-Mg合金的发展概况 |
1.3 Al-Cu-Mg合金的强化机制 |
1.3.1 固溶强化 |
1.3.2 细晶强化 |
1.3.3 位错强化 |
1.3.4 析出强化 |
1.4 Al-Cu-Mg合金的形变及热处理 |
1.4.1 形变方法 |
1.4.2 热处理工艺 |
1.5 Al-Cu-Mg合金中的主要析出相 |
1.5.1 GPB区 |
1.5.2 S相 |
1.5.3 θ相 |
1.6 Al-Cu-Mg合金的相变规律 |
1.7 铝合金阳极氧化 |
1.7.1 阳极氧化技术 |
1.7.2 阳极氧化膜理论模型 |
1.7.3 阳极氧化成膜机理 |
1.8 研究目的及内容 |
第二章 材料制备、实验及表征 |
2.1 合金成分设计及熔炼工艺 |
2.1.1 合金成分设计 |
2.1.2 熔炼工艺 |
2.2 材料制备 |
2.2.1 喷射成形工艺 |
2.2.2 挤压工艺 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 快速冷冲工艺 |
2.3.2 热处理工艺 |
2.3.3 阳极氧化工艺 |
2.4 微观组织分析 |
2.4.1 X射线衍射分析 |
2.4.2 扫描电子显微镜 |
2.4.3 背散射电子衍射技术及样品制备 |
2.4.4 透射电子显微镜及样品制备 |
2.5 力学性能测试 |
2.5.1 显微硬度测试 |
2.5.2 室温拉伸性能测试 |
2.6 氧化膜性能测试方法 |
2.6.1 膜层厚度测试 |
2.6.2 膜层硬度测试 |
2.6.3 膜层结构表征 |
2.6.4 电化学性能测试 |
第三章 Al-Cu-Mg合金快速冷冲强变形过程中析出相低温回溶特征与机制研究 |
3.1 引言 |
3.2 位错形貌观察 |
3.3 不同道次冷冲试样的析出相特征 |
3.3.1 XRD分析 |
3.3.2 TEM和 EDS分析 |
3.4 不同冷冲道次试样中S'相特征 |
3.4.1 挤压态试样中S'相特征 |
3.4.2 快速冷冲过程中S'相特征 |
3.5 不同冷冲道次试样中θ'相特征 |
3.5.1 挤压态试样中θ'相特征 |
3.5.2 快速冷冲过程中θ'相特征 |
3.6 分析与讨论 |
3.6.1 析出相破断回溶动力学分析 |
3.6.2 析出相破断回溶热力学分析 |
3.6.3 析出相回溶微观机制分析 |
3.6.4 S'相的破断回溶机制 |
3.6.5 S' 相与θ' 相回溶速度的差异性研究 |
3.7 本章小结 |
第四章 快速冷冲变形Al-Cu-Mg合金的时效析出行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 不同道次冷冲试样的时效硬化曲线 |
4.3 不同道次冷冲试样的时效析出行为 |
4.3.1 XRD分析 |
4.3.2 TEM分析 |
4.4 不同温度下4 道次冷冲试样的时效析出行为 |
4.4.1 160℃时效析出行为 |
4.4.2 180℃时效析出行为 |
4.4.3 200℃时效析出行为 |
4.5 分析与讨论 |
4.5.1 冷冲道次对时效析出行为的影响 |
4.5.2 温度对时效析出行为的影响 |
4.5.3 不同状态试样的硬化行为 |
4.6 本章小结 |
第五章 快速冷冲变形Al-Cu-Mg合金的力学性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 快速冷冲道次对试样硬度的影响 |
5.3 快速冷冲峰值时效态试样的拉伸性能 |
5.4 拉伸断口形貌图 |
5.4.1 不同冷冲道次时效峰值试样的拉伸断口形貌 |
5.4.2 同一道次试样在不同时效时间的拉伸断口形貌 |
5.5 分析与讨论 |
5.5.1 析出相的回溶对Al-Cu-Mg合金力学性能的影响 |
5.5.2 时效再析出相对Al-Cu-Mg合金力学性能的影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 道次间退火对快速冷冲变形 Al-Cu-Mg 合金微观组织的影响 |
6.1 引言 |
6.2 晶粒组织在快速冷冲和再结晶退火过程中的演变 |
6.3 析出相在快速冷冲和再结晶退火过程中的演变 |
6.4 形变带和过渡带 |
6.5 不同状态下试样的力学性能 |
6.6 分析与讨论 |
6.6.1 快速冷冲和再结晶退火对析出相特征的影响 |
6.6.2 快速冷冲和再结晶退火对晶粒细化的影响 |
6.6.3 形变带形成机制及对晶粒细化的影响 |
6.6.4 强韧化机制 |
6.7 本章小结 |
第七章 快速冷冲变形Al-Cu-Mg合金阳极氧化行为研究 |
7.1 引言 |
7.2 不同时效试样阳极氧化膜的性能 |
7.2.1 氧化膜的相组成分析 |
7.2.2 氧化膜的硬度及厚度 |
7.2.3 氧化膜的耐腐蚀性能 |
7.3 不同电压对Al-Cu-Mg合金阳极氧化膜的影响 |
7.3.1 不同电压下氧化膜的相组成分析 |
7.3.2 电压对氧化膜硬度及厚度的影响 |
7.3.3 电压对氧化膜耐腐蚀性能的影响 |
7.4 本章小结 |
第八章 结论 |
8.1 全文总结 |
8.2 主要创新点 |
8.3 工作展望 |
参考文献 |
攻读博士期间取得的主要成果 |
致谢 |
(2)稀土Ce对低合金高强钢耐点蚀性能和焊接性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 低合金高强度钢 |
1.2.1 低合金高强度钢的发展及在海洋工程的应用 |
1.2.2 合金元素在低合金高强钢中的作用 |
1.2.3 低合金高强度钢的焊接性能研究 |
1.2.4 低合金高强度钢的耐点蚀性能研究 |
1.3 稀土在低合金高强度钢的作用 |
1.3.1 稀土的性质及分布 |
1.3.2 稀土在低合金高强度钢的作用 |
1.4 本课题研究的目的及意义 |
1.5 本课题研究内容 |
第2章 原位观察Ce处理对钢模拟焊接热影响区晶粒细化作用 |
2.1 引言 |
2.2 实验过程 |
2.3 结果 |
2.3.1 Ca处理和Ce处理钢中的粒子特征 |
2.3.2 原位观察热循环过程中奥氏体的长大和组织转变 |
2.3.3 室温组织特征 |
2.3.4 EBSD分析 |
2.4 .讨论 |
2.4.1 Ce的添加对粒子特征和奥氏体晶粒长大的影响 |
2.4.2 Ce处理对模拟粗晶热影响区组织特征影响 |
2.5 本章小结 |
第3章 Ce含量对低合金高强钢粗晶热影响区组织和韧性的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验过程 |
3.3 结果 |
3.3.1 粒子特征 |
3.3.2 组织分析 |
3.3.3 EBSD分析 |
3.3.4 冲击韧性及断口形貌分析 |
3.4 讨论 |
3.4.1 Ce含量对晶粒细化的影响 |
3.4.2 Ce含量对针状铁素体和M/A组织形成的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 第一性原理研究Ce处理钢中夹杂物诱导点蚀机理 |
4.1 引言 |
4.2 实验过程 |
4.2.1 原料及试样准备 |
4.2.2 浸泡实验 |
4.3 第一性原理的理论及计算方法 |
4.3.1 第一性原理理论 |
4.3.2 计算方法 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 夹杂物分析 |
4.4.2 功函数计算 |
4.4.3 浸泡实验 |
4.4.4 夹杂物诱导腐蚀机理 |
4.5 本章小结 |
第5章 Ce含量对低合金高强钢耐点蚀性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 实验过程 |
5.2.1 原料及试样准备 |
5.2.2 极化实验 |
5.2.3 连续浸泡实验 |
5.2.4 失重实验 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 电化学结果分析 |
5.3.2 连续浸泡实验结果分析 |
5.3.3 失重实验结果分析 |
5.3.4 Ce含量对低合金高强钢耐点蚀性能影响及作用机理 |
5.4 本章小结 |
第6章 Ce~(3+)在3.5%NaCl溶液中对低合金高强钢的缓蚀作用 |
6.1 引言 |
6.2 实验过程 |
6.2.1 原料及试样准备 |
6.2.2 电化学测试 |
6.2.3 自然浸泡实验 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 极化曲线分析 |
6.3.2 电化学阻抗分析 |
6.3.3 腐蚀产物分析 |
6.3.4 Ce~(3+)的缓蚀机理 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 全文结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
附录3 夹杂物的功函数 |
(3)铝合金表面彩色阳极氧化膜的制备与其光学干涉着色机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 铝及其合金简介 |
1.2 铝合金表面防护处理 |
1.3 铝合金的阳极氧化 |
1.3.1 阳极氧化膜的生成 |
1.3.2 阳极氧化电源参数对氧化膜结构的影响 |
1.4 传统铝合金表面着色 |
1.4.1 有机化学染色 |
1.4.2 二次电解着色 |
1.5 三次电解着色 |
1.6 研究目的与意义 |
1.7 论文主要研究内容 |
1.8 拟解决的关键问题 |
第二章 实验材料与实验方法 |
2.1 研究内容 |
2.2 实验材料、设备 |
2.3 研究方法 |
2.3.1 实验方案设计 |
2.3.2 实验步骤 |
2.3.3 复合氧化膜微观分析 |
2.3.4 氧化膜颜色的表征 |
2.3.5 氧化膜的理论计算和模拟 |
2.4 采取的技术路线 |
第三章 彩色电解着色工艺参数对阳极氧化膜微观结构的影响 |
3.1 着色时间对氧化膜微观结构的影响 |
3.2 着色溶液温度对氧化膜微观结构的影响 |
3.3 阻挡层修复步骤对氧化膜微观结构的影响 |
3.4 中间反射层生成步骤对膜层微观结构的影响 |
3.5 控色步骤电压对氧化膜微观结构的影响 |
3.6 膜孔中沉积步骤对氧化膜微观结构的影响 |
3.7 氧化膜元素成分分析 |
3.8 小结 |
第四章 彩色电解着色工艺参数对着色膜颜色的影响 |
4.1 着色时间对颜色的影响 |
4.2 硫酸中阳极氧化步骤电源参数对试样颜色的影响 |
4.2.1 氧化时间对试样着色的影响 |
4.2.2 氧化电压对颜色的影响 |
4.3 着色温度对颜色的影响 |
4.4 阻挡层修复步骤参数对试样颜色的影响 |
4.4.1 阻挡层修复步骤对颜色的影响 |
4.4.2 阻挡层修复步骤电压对颜色的影响 |
4.5 中间反射层生成步骤对试样颜色的影响 |
4.5.1 中间反射层生成步骤对颜色的影响 |
4.5.2 中间反射层生成步骤使用直流电对颜色的影响 |
4.6 控色步骤电压对试样颜色的影响 |
4.7 膜孔中沉积步骤工艺参数对颜色的影响 |
4.7.1 膜孔中沉积步骤对颜色的影响 |
4.7.2 膜孔中沉积步骤通电时间对颜色的影响 |
4.7.3 膜孔中沉积步骤交流电电压对颜色的影响 |
4.8 小结 |
第五章 氧化膜彩色着色机理研究 |
5.1 常见的氧化膜着色原理 |
5.2 彩色氧化膜着色机理 |
5.3 彩色氧化膜的干涉理论计算 |
5.3.1 彩色氧化膜的布拉格干涉公式 |
5.3.2 折射率计算 |
5.3.3 彩色着色氧化膜布拉格干涉计算结果以及误差分析 |
5.4 着色机理软件模拟 |
小结 |
结论与展望 |
结论 |
研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他成果 |
(4)不锈钢表面抗菌功能膜的环保制备工艺及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 抗菌材料的发展现状 |
1.2.1 天然抗菌材料 |
1.2.2 有机抗菌材料 |
1.2.3 无机抗菌材料 |
1.3 抗菌不锈钢的研究现状 |
1.3.1 表面涂层抗菌不锈钢 |
1.3.2 复合型抗菌不锈钢 |
1.3.3 合金型抗菌不锈钢 |
1.3.4 表面改性抗菌不锈钢 |
1.3.5 金属离子的抗菌机理 |
1.4 基于阳极氧化多孔膜制备抗菌不锈钢 |
1.4.1 不锈钢阳极氧化多孔膜制备的研究进展 |
1.4.2 基于阳极氧化多孔膜制备抗菌不锈钢的研究现状 |
1.5 本课题的研究内容及意义 |
第二章 实验材料及方法 |
2.1 实验试剂、材料及设备 |
2.1.1 实验原材料及化学试剂 |
2.1.2 实验仪器及设备 |
2.2 工艺流程 |
2.2.1 不锈钢预处理 |
2.2.2 不锈钢阳极氧化 |
2.2.3 不锈钢抗菌层制备 |
2.3 检测方法及设备 |
2.3.1 微观形貌与成分分析 |
2.3.2 X射线衍射分析 |
2.3.3 X射线光电子能谱分析 |
2.3.4 耐磨性能检测 |
2.3.5 耐腐蚀性能检测 |
2.3.6 抗菌性能检测 |
2.3.7 亲疏水性能检测 |
第三章 不锈钢表面微纳米孔结构的制备与表征 |
3.1 概述 |
3.2 不锈钢表面微纳米孔结构的制备 |
3.3 工艺参数对不锈钢阳极氧化膜表面形貌的影响 |
3.3.1 磷酸含量对不锈钢阳极氧化膜表面形貌的影响 |
3.3.2 电解液温度对不锈钢阳极氧化膜表面形貌的影响 |
3.3.3 外加电压对不锈钢阳极氧化膜表面形貌的影响 |
3.3.4 氧化时间对不锈钢阳极氧化膜表面形貌的影响 |
3.4 工艺参数对不锈钢阳极氧化膜层厚度的影响 |
3.4.1 磷酸含量对不锈钢阳极氧化膜层厚度的影响 |
3.4.2 电解液温度对不锈钢阳极氧化膜层厚度的影响 |
3.4.3 外加电压对不锈钢阳极氧化膜层厚度的影响 |
3.4.4 氧化时间对不锈钢阳极氧化膜层厚度的影响 |
3.5 磷酸乙二醇体系与氟化铵乙二醇体系制备阳极氧化膜的比较 |
3.6 不锈钢表面微纳米孔结构成分分析 |
3.7 不锈钢表面微纳米孔结构的形成机理 |
3.8 本章小结 |
第四章 不锈钢表面抗菌膜的电解沉积法制备及表征 |
4.1 概述 |
4.2 基于阳极氧化抗菌层的制备 |
4.2.1 不锈钢多孔阳极氧化膜的制备 |
4.2.2 含Ag抗菌层的制备 |
4.2.3 含Cu抗菌层的制备 |
4.3 含Ag抗菌层的微观形貌及性能表征 |
4.3.1 含Ag抗菌层的微观形貌和成分分析 |
4.3.2 含Ag抗菌层的抗菌性能 |
4.3.3 含Ag抗菌层的耐磨性能 |
4.3.4 含Ag抗菌层的耐蚀性能 |
4.3.5 含Ag抗菌层的疏水性能 |
4.4 含Cu抗菌层的微观形貌及性能表征 |
4.4.1 含Cu抗菌层的微观形貌和成分分析 |
4.4.2 含Cu抗菌层的抗菌性能 |
4.4.3 含Cu抗菌层的耐磨性能 |
4.4.4 含Cu抗菌层的耐蚀性能 |
4.4.5 含Cu抗菌层的疏水性能 |
4.5 抗菌机理分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 不锈钢表面抗菌膜的溶胶-凝胶法制备及表征 |
5.1 概述 |
5.2 不锈钢表面掺Ag二氧化钛抗菌膜的制备 |
5.3 掺Ag二氧化钛抗菌膜的微观形貌及性能表征 |
5.3.1 掺Ag二氧化钛抗菌膜的微观形貌和成分分析 |
5.3.2 掺Ag二氧化钛抗菌膜的抗菌性能 |
5.3.3 掺Ag二氧化钛抗菌膜的耐磨性能 |
5.3.4 掺Ag二氧化钛抗菌膜的耐蚀性能 |
5.3.5 掺Ag二氧化钛抗菌膜的疏水性能 |
5.4 本章小节 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的论文 |
(5)多孔阳极氧化铝的制备(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 铝的简介 |
1.1.1 铝的发展史 |
1.1.2 铝的性质及应用 |
1.2 多孔阳极氧化铝的结构特征 |
1.2.1 Keller与O'sulliavan-Wood模型 |
1.2.2 Murphy模型 |
1.2.3 Thompson模型 |
1.3 阳极氧化铝生长机理 |
1.3.1 场致助溶模型 |
1.3.2 临界电流密度模型 |
1.3.3 体积膨胀应力模型 |
1.3.4 等场强理论 |
1.4 阳极氧化铝的制备方法 |
1.4.1 一次阳极氧化法 |
1.4.2 二次阳极氧化法 |
1.4.3 预制图案法 |
1.4.4 高场硬质阳极氧化法 |
1.5 阳极氧化铝的性质及应用 |
1.5.1 阳极氧化铝的性质 |
1.5.2 模板法制备纳米材料 |
1.6 本论文的研究内容及意义 |
2 实验材料与实验方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验试剂、设备及表征仪器 |
2.2.1 实验试剂及规格 |
2.2.2 实验设备及表征仪器 |
2.2.3 阳极氧化实验装置 |
2.3 实验参数的设定与调控 |
2.4 实验分析方法 |
3 铝的电化学抛光研究 |
3.1 铝的电化学抛光简介 |
3.1.1 电化学抛光研究背景 |
3.1.2 电化学抛光研究现状 |
3.1.3 电化学抛光机理 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验方法 |
3.2.2 实验结果及分析 |
3.2.3 电化学抛光样品的耐腐蚀性检测 |
3.3 本章小结 |
4 多孔阳极氧化铝的制备及性能研究 |
4.1 退火对阳极氧化的影响 |
4.2 草酸体系中多孔阳极氧化铝的制备 |
4.2.1 一次阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝 |
4.2.2 二次阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝 |
4.2.3 阳极氧化铝的扩孔工艺 |
4.2.4 阳极氧化法制备氧化铝纳米线 |
4.3 磷酸体系中多孔阳极氧化铝的制备 |
4.3.1 温和阳极氧化法 |
4.3.2 高场硬质阳极氧化法 |
4.3.3 结果分析及讨论 |
4.4 硫酸及混合酸体系中多孔阳极氧化铝的制备 |
4.4.1 磷酸-草酸酸体系中PAA膜的制备 |
4.4.2 硫酸体系中PAA膜的制备 |
4.5 多孔阳极氧化铝耐腐蚀特性 |
4.6 电沉积法制备Cu纳米线 |
4.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(6)多级结构多孔阳极氧化铝模板的制备及Ni复型研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 多孔AAO膜概述 |
1.1.1 多孔AAO膜的研究历史和现状 |
1.1.2 多孔AAO膜的形成机理 |
1.1.3 多孔AAO膜的结构模型 |
1.2 多孔AAO膜的结构参数 |
1.2.1 多孔AAO膜的基本结构 |
1.2.2 孔径(Dp) |
1.2.3 孔间距(Dint) |
1.2.4 阻挡层厚度(tb) |
1.2.5 有序度 |
1.3 多孔AAO的制备方法 |
1.3.1 稳态阳极氧化法制备多孔AAO膜 |
1.3.2 非稳态阳极氧化法制备多孔AAO膜 |
1.4 多孔AAO膜的应用 |
1.4.1 多孔AAO膜的应用 |
1.4.2 多孔AAO模板在材料制备中应用 |
1.5 多级结构材料及其制备 |
1.5.1 纳米材料及其制备 |
1.5.2 基于多孔AAO模板制备纳米阵列材料 |
1.6 本论文研究意义和主要研究内容 |
1.6.1 本论文的研究意义 |
1.6.2 本论文的研究内容 |
第二章 实验方案和表征技术 |
2.1 多孔AAO膜的制备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 装置及设备 |
2.1.3 实验方法 |
2.2 基于多孔AAO模板材料的制备 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 装置及设备 |
2.2.3 实验方法 |
2.3 表征技术和测试方法 |
第三章 多级结构多孔阳极氧化铝模板的制备 |
3.1 引言 |
3.2 微米/亚微米结构的构建 |
3.3 纳米孔的构建 |
3.4 多晶多孔AAO膜制备 |
3.4.1 超高电压阳极氧化过程的Ua/Ja-t曲线 |
3.4.2 多晶多孔AAO膜的形貌和XRD分析 |
3.4.3 多晶多孔AAO形成过程和结构模型 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于多孔阳极氧化铝模板的Ni复型研究 |
4.1 引言 |
4.2 多孔AAO模板的制备和预处理 |
4.2.1 多孔AAO模板的制备 |
4.2.2 多孔AAO模板的预处理 |
4.3 Ni纳米结构的复型 |
4.3.1 Au电极多孔AAO模板电沉积Ni |
4.3.2 Al电极多孔AAO模板电沉积Ni |
4.3.3 ZnO电极多孔AAO模板电沉积Ni |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(7)钛表面阳极氧化物的生长、结构及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 致密型的阳极氧化钛薄膜 |
1.1.1 钛阳极氧化膜的生长机理 |
1.1.2 钛阳极氧化膜的结晶形成机理 |
1.1.3 影响钛阳极氧化膜生长与结晶的各种条件和参数 |
1.2 多孔型的 TiO_2纳米管阵列 |
1.2.1 TiO_2纳米管阵列的生长机理 |
1.2.2 两步阳极氧化法制备 TiO_2纳米管阵列 |
1.2.3 TiO_2纳米管阵列在光催化领域的应用 |
1.3 本论文的研究背景及意义、研究内容和创新之处 |
1.3.1 本论文的研究背景及意义 |
1.3.2 本论文的研究内容 |
1.3.3 本论文的创新之处 |
参考文献 |
第二章 实验部分 |
2.1 原料与试剂 |
2.2 钛阳极氧化物的制备 |
2.2.1 致密型钛阳极氧化物薄膜的制备 |
2.2.2 阳极氧化 TiO2纳米管阵列的制备 |
2.3 表征与测试 |
2.3.1 拉曼光谱分析 |
2.3.2 SEM 分析 |
2.3.3 AFM 分析 |
2.3.4 椭圆偏振光仪分析 |
2.3.5 XPS 分析 |
2.3.6 电化学阻抗测试 |
2.3.7 溶液中钛离子浓度分析 |
2.3.8 XRD 分析 |
2.3.9 光电化学测试 |
2.3.10 光催化测试 |
2.3.11 紫外-可见光吸收光谱测试 |
2.3.12 光致发光光谱测试 |
参考文献 |
第三章 阳极氧化模式对钛阳极氧化膜生长与结晶的影响 |
3.1 引言 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 结晶性 |
3.2.2 表面形貌 |
3.2.3 表面组成 |
3.2.4 电化学性能 |
3.2.5 不同氧化模式下钛阳极氧化膜的生长与结晶机理 |
3.3 本章小结 |
参考文献 |
第四章 钛基材对钛阳极氧化膜生长与结晶的影响 |
4.1 引言 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 表面形貌 |
4.2.2 结晶性 |
4.2.3 化学组成 |
4.2.4 电化学性能 |
4.2.5 溅射沉积钛基材表面氧化膜的生长和结晶 |
4.2.6 两种钛基材表面氧化膜性能的比较 |
4.2.7 钛基材对钛氧化膜生长和结晶的影响 |
4.3 本章小结 |
参考文献 |
第五章 阳极氧化电位和时间对钛阳极氧化膜生长与结晶的影响 |
5.1 引言 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 结晶性 |
5.2.2 表面形貌 |
5.2.3 表面组成 |
5.2.4 氧化时间和电位对氧化膜生长和结晶的影响 |
5.3 本章小结 |
参考文献 |
第六章 HBF_4电解液中 TiO2纳米管的制备与性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 结果与讨论 |
6.2.1 表面形貌 |
6.2.2 阳极氧化参数的影响 |
6.2.3 结晶性 |
6.2.4 表面组成 |
6.2.5 光电化学与光催化性能 |
6.2.6 TiO_2纳米管阵列在 HBF_4电解液中的生长机理 |
6.3 本章小结 |
参考文献 |
第七章 钛基材的形貌对 TiO2纳米管的结构与性能的影响 |
7.1 引言 |
7.2 结果与讨论 |
7.2.1 扫描电镜分析 |
7.2.2 光电化学分析 |
7.2.3 钛基底形貌对 TiO_2纳米管生长的影响 |
7.3 本章小结 |
参考文献 |
第八章 溶液中添加物对 TiO_2纳米管形貌与性能的优化 |
8.1 引言 |
8.2 结果与讨论 |
8.2.1 表面形貌 |
8.2.2 表面组成 |
8.2.3 光催化及光电化学性能 |
8.3 本章小结 |
参考文献 |
结论与展望 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(8)7A04-T6铝合金腐蚀行为及其阳极氧化封孔工艺的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第1章 绪论 |
1.1 铝合金的性能和分类 |
1.1.1 铝及铝合金的性能 |
1.1.2 铝及铝合金的分类 |
1.2 铝及其铝合金的腐蚀 |
1.3 铝合金阳极氧化机理 |
1.3.1 阳极氧化基本机理 |
1.3.2 铝合金阳极氧化膜 |
1.4 铝合金阳极氧化方法 |
1.5 铝合金的封孔工艺 |
1.6 氧化铝薄膜的检测方法 |
1.6.1 氧化膜的外观质量检测 |
1.6.2 氧化膜厚度 |
1.6.3 氧化膜耐腐蚀行为研究方法 |
1.7 本论文研究的意义 |
第2章 实验内容与方法 |
2.1 实验化学药品 |
2.2 7A04铝合金基体试样的制备和表征 |
2.3 阳极氧化膜的制备和表征 |
2.4 阳极氧化沸水封孔试样的制备和表征 |
2.5 阳极氧化膜+溶胶-凝胶复合涂层的制备 |
2.6 浸泡实验和EIS谱测试 |
第3章 7A04铝合金基体的腐蚀行为 |
3.1 金相观察 |
3.2 铝合金基体在3.5%NaCl溶液中的腐蚀 |
3.2.1 失重分析 |
3.2.2 表面腐蚀形貌 |
3.2.3 拉伸测试和断口形貌 |
3.3 铝合金基体在剥蚀溶液中的腐蚀 |
3.4 分析讨论 |
3.5 本章小结 |
第4章 7A04铝合金阳极氧化膜的腐蚀行为 |
4.1 7A04铝合金草酸阳极氧化工艺 |
4.1.1 草酸溶液浓度 |
4.1.2 阳极氧化电压 |
4.1.3 阳极氧化温度 |
4.1.4 阳极氧化时间 |
4.2 氧化膜形貌SEM观察和能谱测试 |
4.3 氧化膜在剥蚀溶液中的腐蚀 |
4.3.1 表面形貌观察 |
4.3.2 截面形貌观察 |
4.3.3 阻抗谱分析 |
4.4 分析讨论 |
4.5 本章小结 |
第5章 阳极氧化沸水封孔涂层的腐蚀行为 |
5.1 腐蚀形貌分析 |
5.1.1 SEM观察 |
5.1.2 表面形貌观察 |
5.1.3 截面形貌观察 |
5.2 阻抗谱分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 阳极氧化膜+溶胶-凝胶复合涂层的腐蚀行为 |
6.1 涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀 |
6.1.1 表面形貌观察分析 |
6.1.2 阻抗谱分析 |
6.2 涂层在剥蚀液中的腐蚀 |
6.3 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(9)铝合金高防护性阳极氧化复合膜及其原位偶合着色研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 铝合金阳极氧化膜研究进展 |
1.1.1 铝合金阳极氧化膜结构 |
1.1.2 铝合金阳极氧化膜形成机理 |
1.1.3 铝合金阳极氧化膜生长方法 |
1.1.4 铝合金阳极氧化膜结构调整 |
1.1.5 铝合金阳极氧化膜性能 |
1.2 铝合金阳极氧化膜着色技术研究进展 |
1.2.1 化学着色 |
1.2.2 整体着色 |
1.2.3 电解着色 |
1.2.4 电泳涂装着色 |
1.2.5 化学原位反应着色 |
1.3 偶氮颜料及偶合反应研究进展 |
1.3.1 颜料与染料 |
1.3.2 有机颜料 |
1.3.3 偶氮颜料及偶合反应 |
1.4 本文研究内容及意义 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 研究意义 |
1.4.3 创新点 |
第2章 铝合金阳极氧化复合膜研制 |
2.1 铝合金阳极氧化复合膜制备 |
2.1.1 试验材料及设备 |
2.1.2 工艺流程 |
2.1.3 前处理工艺 |
2.1.4 铝合金阳极氧化复合膜制备工艺 |
2.2 铝合金阳极氧化复合膜结构 |
2.2.1 膜表面及截面形貌 |
2.2.2 膜层表观密度及孔隙率 |
2.2.3 膜层成份分析 |
2.2.4 膜层 XRD 分析 |
2.3 工艺参数对膜结构的影响规律 |
2.3.1 电解液性质的影响 |
2.3.2 电源性质的影响 |
2.3.3 添加剂的影响 |
2.4 小结 |
第3章 苯偶氮丙二酰芳胺衍生物着色剂制备及其结构分析 |
3.1 试验材料及设备 |
3.2 苯偶氮丙二酰芳胺衍生物着色剂的制备 |
3.2.1 合成路线 |
3.2.2 丙二酰芳胺的合成 |
3.2.3 重氮盐的制备 |
3.2.4 苯偶氮丙二酰芳胺衍生物着色剂的制备 |
3.3 苯偶氮丙二酰芳胺衍生物着色剂结构分析 |
3.3.1 苯偶氮丙二酰芳胺衍生物着色剂结构 |
3.3.2 着色剂的结构与光谱性 |
3.4 苯偶氮丙二酰芳胺着色剂合成的影响因素 |
3.4.1 丙二酰芳胺合成的影响因素 |
3.4.2 着色剂合成的影响因素 |
3.5 小结 |
第4章 铝合金阳极氧化复合膜的偶合着色 |
4.1 试剂及仪器设备 |
4.2 偶合着色剂原料的制备 |
4.2.1 偶合组分的制备 |
4.2.2 重氮组分的制备 |
4.3 铝合金阳极氧化复合膜的着色及结构分析 |
4.3.1 铝合金阳极氧化复合膜的着色 |
4.3.2 着色铝合金阳极氧化复合膜的结构分析 |
4.4 工艺条件对复合膜着色效果的影响 |
4.4.1 复合膜制备工艺对着色效果的影响 |
4.4.2 偶合反应条件对复合膜着色效果的影响 |
4.5 小结 |
第5章 铝合金阳极氧化复合膜防护和装饰性能 |
5.1 着色铝合金阳极氧化复合膜的防护性能 |
5.1.1 防护性能 |
5.1.2 防护性能与膜结构的关系 |
5.2 着色铝合金阳极氧化复合膜的装饰性 |
5.2.1 紫外反射光谱分析 |
5.2.2 着色剂结构对着色性能的影响 |
5.3 小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文和专利 |
作者在攻读博士学位期间完成的科研项目 |
致谢 |
(10)阳极氧化物纳米孔道和TiO2纳米管形成机理的研究进展(论文提纲范文)
1 引言 |
2 对比认识两种氧化膜的差异和本质联系 |
3 多孔型阳极氧化膜的传统成孔理论 |
4 多孔型阳极氧化膜形成理论的新观点 |
4.1 粘性流动模型 |
4.2 阻挡层击穿成孔的模型 |
4.3 氧气气泡模具成孔模型 |
4.4 等电场强度模型 |
5 结论 |
四、纳米级铝阳极氧化膜的形成机理及结构调整(论文参考文献)
- [1]特种包装用Al-Cu-Mg合金的成形机理及强韧化机制研究[D]. 胡泽艺. 湖南工业大学, 2021(01)
- [2]稀土Ce对低合金高强钢耐点蚀性能和焊接性能的影响[D]. 曹羽鑫. 武汉科技大学, 2021
- [3]铝合金表面彩色阳极氧化膜的制备与其光学干涉着色机理研究[D]. 李志强. 佛山科学技术学院, 2020(01)
- [4]不锈钢表面抗菌功能膜的环保制备工艺及性能研究[D]. 姜阅. 东南大学, 2020(01)
- [5]多孔阳极氧化铝的制备[D]. 李傲坤. 大连理工大学, 2019(03)
- [6]多级结构多孔阳极氧化铝模板的制备及Ni复型研究[D]. 李世泽. 华南理工大学, 2019(01)
- [7]钛表面阳极氧化物的生长、结构及性能研究[D]. 邢俊恒. 华南理工大学, 2014(12)
- [8]7A04-T6铝合金腐蚀行为及其阳极氧化封孔工艺的研究[D]. 徐月婷. 西南交通大学, 2014(09)
- [9]铝合金高防护性阳极氧化复合膜及其原位偶合着色研究[D]. 王莉贤. 上海大学, 2013(06)
- [10]阳极氧化物纳米孔道和TiO2纳米管形成机理的研究进展[J]. 朱绪飞,韩华,宋晔,段文强. 物理化学学报, 2012(06)