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针对当前电量消耗过大直接制约镁合金微弧氧化处理技术推广这一工程问题,本文采用脉冲峰值电流Ip、脉冲开通宽度Ton、脉冲关断宽度Toff独立调制的电量供给系统,于不同组合模式下研究AZ91D镁合金微弧等离子体诱发和陶瓷层生长过程。借助扫描电子显微镜、能谱分析及电化学工作站等手段,分析电量输出模式对微弧氧化过程中的膜层微观形貌、膜层成分、膜层阻抗、微弧等离子体诱发时间及电压、陶瓷层厚度和电量消耗的影响,揭示镁合金微弧氧化过程中微弧等离子诱发和陶瓷层生长两个不同阶段的电量消耗机制,最终明确降低微弧氧化过程电量消耗的有效途径。 研究表明: 1、AZ91D镁合金表面高阻抗膜层的形成过程由块状结构阶段,带有微孔的缠结纳米片状结构向多孔结构转变阶段和多孔结构阶段组成,其中由纳米片状结构向多孔结构阶段持续的时间随电量输出的增加而缩短。镁合金表面膜层阻抗值达到4.95×103Ω·cm2时,试样表面能够诱发产生微弧等离子体。增大峰值电流密度、脉数和脉宽其中任意一个电参数均可缩短微弧诱发时间,微弧诱发电压稳定在180V。增大峰值电流密度或脉数均可减少微弧等离子诱发过程的电量消耗,增加脉宽微弧诱发过程的电量消耗先升高后降低并在300μs时达到最大值。 2、基于沿多孔陶瓷面放电机制分析,电量输出模式影响镁合金微弧氧化陶瓷层生长过程的本质为引起陶瓷层不同的AR变化。固定通电时间不变的条件下,峰值电流密度越大,微弧氧化陶瓷层的生长速率越快,生长单位厚度陶瓷层的电量消耗越高,表面放电微孔孔径越大;固定峰值电流密度不变的条件下,通电时间越长,陶瓷层的生长速率越快,生长单位厚度陶瓷层的电量消耗越高,表面放电微孔孔径越大;相同的通电时间下,陶瓷层的生长速率、生长单位厚度陶瓷层的电量消耗以及膜层微观形貌基本相同。