Тема: Исследование диэлектрических свойств композиционных материалов на основе алюминия и его сплавов, полученных микродуговым оксидированием

Алюминий и его сплавы по масштабу применения на втором месте после железа и его сплава. Для изготовления деталей и узлов в машиностроении, а также в других областях техники и науки, находят алюминиевые сплавы. Ввиду того, что в совокупности его физические, химические, механические свойства, такие как пластичность, электропроводность, теплопроводность, прочность, коррозионностойкость достаточно высокие [1]. Легко поддается различным ви­дам обработки, таким как ковка, прокатка, штамповка. Детали из сплавов алю­миния на от 20 до 35 % легче деталей, изготовленных, например из чугуна. Те­плопроводность алюминиевых сплавов при этом порядка в 3 раза выше, чем у чугуна и стали, что позволяет уменьшить температуру деталей, работающих в условиях высокой теплонапряженности [2]. Достоинствами алюминиевых сплавов являются хорошие механические свойства, высокая проводимость (удельное сопротивление алюминия в 1,6 раза больше удельного сопротивления меди), стойкость против коррозии, повышенная сейсмостойкость и огнестой­кость и др. Среди отрицательных качеств сплавов из алюминия является высо­кая стоимость и низкая износостойкость [3]. В некоторых случаях высокая про­водимость является недостатком, поэтому для того чтобы улучшить диэлектри­ческие свойства деталей из сплавов алюминия обычно используют методы мо­дификации поверхности [4]. В данный момент времени широкое развитие по­лучил распространение метод микродугового оксидирования (далее МДО), ко­торый относится к электрохимическим методам [5]. МДО-покрытия имеют множество различных функций, а также определяет их применение в различ­ных отраслях промышленности, таких как машиностроение, приборостроение и другие. В самых различных узлах оборудования для увеличения коррозионно­защитных свойств, диэлектрических, теплозащитных и других характеристик [1].
Технология МДО также применяется для увеличения комплекса физико­механических, а также биологических свойств изделий медицинского назначе­ния и создания универсальных функциональных композиционных материалов (далее КМ). Из алюминия, титана, циркония и сплавов на их основе создаются искусственные суставы и позвонки, имплантаты в стоматологии и т.д.
Объектом исследования является композиционные материалы на основе алюминиевого сплава АМг3, полученные МДО, а предмет исследования - ди­электрические свойства данных КМ.
Целью выпускной квалификационной работы (далее ВКР) является: по­лучение композиционных материалов на основе алюминия и его сплавов мето­дом микродугового оксидирования и исследование их диэлектрических свойств.
Задачами данной ВКР являются:
• провести анализ способов получения защитных покрытий, обосновать выбор метода получения покрытий;
• изучить технологические основы микродугового оксидирования;
• обосновать выбор материала для дальнейших исследований;
• изучить методики исследования свойств композиционных оксидокера­мических материалов;
• выбрать электролиты и определить рациональные параметры микроду- гового оксидирования композиционных материалов на основе алюминиевого сплава АМг3;
• исследовать влияние параметров микродугового оксидирования на ди­электрические свойства разработанных материалов.
Купить

Проведен анализ существующих методов повышения физико­механических свойств конструкционных материалов, а также рассмотрены осо­бенности формирования оксидокерамических покрытий на металлах вентиль­ной группы.
Выполнен патентный поиск, показавший актуальность используемых и приоритетных методов защиты металлов, а также современный технологиче­ский уровень технологии микродугового оксидирования.
В результате выполнения ВКР получены композиционные материалы на основе алюминиевого сплава АМг3 методом МДО, изучено влияние режимов МДО и состава электролита, на толщину, состав и структуру оксидокерамиче­ских покрытий. Произведена оценка их влияния на диэлектрические свойства формируемых материалов.
Для исследований в рамках ВКР выбраны составы электролитов на осно­ве водного раствора жидкого натриевого стекла и алюминатный электролит, определены рациональные параметры обработки, позволяющие получать каче­ственные оксидные покрытия на сплаве АМг3 в режиме МДО. Исследованиями показана возможность регулирования толщины, пористости, состава и свойств покрытий.
Исследования толщины и пористости оксидных покрытий выявили, что об­разцы, обработанные в электролите на основе натриевого жидкого стекла, в зави­симости от параметров МДО имеют толщину от 40 до 105 мкм, пористость от 6 до 20 процентов, а образцы, обработанные в алюминатном электролите - толщину от 32 до 80 мкм, пористость от 2 до 8 процентов.
Проведены исследования диэлектрических свойств (пробивного напряже­ния, электрической прочности) оксидных покрытий композиционных материа­лов на основе алюминия АМг3, полученных МДО в различных электролитах. Установлено, что большими значениями диэлектрических свойств обладают оксидные покрытия, сформированные в алюминатном электролите. Данные об-разцы в зависимости от параметров МДО имеют значения пробивного напряже­ния от 600 до 2800 В, а электрическую прочность - от 18 до 35 кВ/мм.
Выявлено, что пробивное напряжение образцов композиционных мате­риалов 2 группы, сформированных в алюминатном электролите, превышает бо­лее чем в 1,5 раза пробивное напряжение образцов 1 группы, полученных в электролите на основе натриевого жидкого стекла; электрическая прочность образцов композиционных материалов 2 группы, сформированных в алюми­натном электролите, превышает более чем в 2 раза электрическую прочность образцов 1 группы, полученных в электролите на основе натриевого жидкого стекла.
Проведенные исследования установили эффективность применения тех­нологии МДО для повышения диэлектрических свойств композиционных мате­риалов на основе алюминия АМг3, что позволит существенно расширить об­ласть их применения и использовать в различных условиях и сочетаниях в ка­честве эффективных диэлектриков в различных областях промышленности.
Таким образом, цель ВКР достигнута, все поставленные задачи выполне­ны в полном объеме.
Купить