1.膜层硬度的分析

由于铝质材料存在质软、易磨损、易损伤等弱点，因此，提高铝及其合金的强度、硬度及耐磨性成为开发利用铝及其合金产品的关键。由于微弧氧化处理可以在铝、镁、钛等金属及其合金表面原位生长金属氧化物陶瓷层，众所周知，陶瓷具有较高的硬度，因此，可以通过微弧氧化处理提高金属表面硬度。

对于本试验来说，无论从电解液浓度的选取上，还是从电信号参数的设定上，均是以实现低能耗为目的的，所以较低的电流密度决定了较小的陶瓷层显微硬度值。频率的增加，使得单个脉冲的放电时间缩短，放电能量降低，但增加了同一时间内的放电次数，对于本试验所选用的窄脉冲直流电源来说，较低的放电能量在陶瓷层上释放的次数得到增加，而这部分能量很难用来增加膜厚，更多的是用在了膜层表面致密层的增加上，所以硬度越来越大；占空比的增加，施加在陶瓷膜上的电流密度也随之增加，一方面随着电流密度的增加，单脉冲能量加大，作用在单位面积上的能量越来越高，表面放电越来越剧烈，随着电流密度的提高，生成的陶瓷膜越来越厚，但致密层在膜层中所占的比例却迅速降低，致使陶瓷层的显微硬度有了较大幅度的降低。

2.膜层粗糙度的分析

对不同电信号参数下的陶瓷层进行粗糙度分析，表面粗糙度随频率的增加而增加，随占空比的增加而增加，但均不是线性关系：而且还可以得出：频率的改变对表面粗糙度的影响不是很大，占空比对其的影响较大。因为占空比的增加，直接增大了单位脉冲的放电能量，放电程度越来越剧烈，陶瓷层表面的熔融物逐渐聚集，增大了氧化膜厚度方向上的不均匀性，导致了粗糙度较大幅度的增加。

有文章指出，表面粗糙度随处理时间(或氧化膜厚度)的增加而线性增加，本试验中膜层厚度随频率和占空比的增加也是呈增加的趋势，所以粗糙度也呈增加的趋势，与该结论吻合；但是，由于本文所采取的电源模式的不同，氧化膜厚度并不与粗糙度呈线性关系。

3.膜层表面形貌

 本文对在不同频率和不同占空比下的陶瓷，『去表面进行了扫描电镜分析，给m了这些样品表面形貌放人500倍的SEM照片。

 随着频率的增JJ|l，4LfF]数帚逐渐减少，孔径变小，粗糙度增加，表面变得flr】凸／fi·f￡。卜要足因为在}乜』正和l吁空比不变的情况下，随着频率的增加，单化时问内放『乜次数增多，膜层变厚，此时显微硬度也，l!增加，Im频率的增加，并没有改变单个脉冲的放电能量，此时的放}BI,Z『J*匕b甲Iu．兀II能击穿更薄弱的部位，这Ⅱ警部位一股都集中任孔的边缘，所p／,4L内进行了再次放电，放电通道内喷m的熔融物增多，所以孔的数量减少，使得孔径变小，农而变得j}}l糙。

随着占空比的增加，放电微孔数量减少，孔径变大，氧化膜在厚度方向上变得更加不均匀。这是因为占空比增大，脉冲放电强度增加，反应更剧烈，氧化膜被熔化向放电通道外喷出的熔融物增多，并且在不同的孔径周围凝固堆积的量不同，大孔径周围堆积得多，小孔径周围堆积得少，增加了氧化膜厚度方向的不均匀性，使氧化膜表面的粗糙度增加，膜层的显微硬度减小。

放电强度较大时，氧化膜层表面存在着凹坑，这些凹坑为微等离子体放电通道。在微弧氧化过程中，孔底部为等离子体区阳极，等离子区与溶液界面为阴极，等离子体放电产生的大量热量将局部的A1203熔化，每个弧点存在的时间很短，其瞬问温度超过2000℃，处于等离子体态。此区域存在熔融甚至气化的A1203和A1，并与溶液发生反应，激冷形成a--A1203、7--A1203和基体触相。

4膜层表面相组成结构的分析

在改变电信号参数的情况下，分别对不同的陶瓷膜层进行相组成的分析。通过XRD分析可知，对于改变电信号参数条件下所进行的微弧氧化试验，其陶瓷膜内的生成相均为a--A1203、)，一A1203、AI以及大量的非晶相。在电信号参数改变的情况下对4个膜层进行XRD分析，均为基体砧相的含量最高，n—A1203次之，A1203的含量最低。当占空比增加时，其相的衍射峰强度有所降低，基体Al相的减少量最多，a—A1203和)，一A1203相的减少量较小。当频率增加时，对于膜层的XRD分析，几乎没有变化，保持了固定了衍射峰强度和相含量。

A1203是一种只能人工制取的晶型铝氧化物，在1050"1500℃它会不可逆转的转变为致密层的a--A1203，微弧氧化工艺条件创造了疏松层)，一A1203向致密层a—A1203转化的条件。微弧氧化膜是多孔的，在微弧氧化过程中，孔底部为微等离子区阳极，等离子区与溶液界面交界处为准阴极，当熔融A1203以106K／s冷却速度急冷时，液滴具有极大的过冷度。McPherson[删研究热喷涂亚稳A1203时发现，液滴温度T小于1700℃时，a—A1203相的临界形核自由能／XG。’大于y—A1203相的临界形核自由能△q’，根据均匀形核的形核率公式，在较大冷度下)，一A1203相的形核率大于仅一A1203相的形核率，因此高冷却速率导致液滴凝固时易形成)，一A1203相。微弧氧化过程中，在每个火花熄灭瞬间，熔融的A1203在与溶液接触面上的冷却速度极大，而与膜孔壁接触面冷却速率却较小，因此，陶瓷膜外表面粗糙层)，相A1203多。致密层的含量就相对较少；反之在膜层的中间位置的致密层，由于冷却速度较小，口一A1203含量较多，而)，一A1203的比率自然就降低了。由于膜层含有大量的口一A1203，使得膜层硬度很高f65】。微弧氧化陶瓷膜与基体间的结合属于冶金结合，陶瓷膜在基体上原位生长，使得膜层与基体间的结合牢固，陶瓷膜不易与基体脱落。