.608. 工程科学学报，第40卷，第5期 的能量升高，但由于阳极试样表面火花数量的急剧 于膜层之中，促进了晶体形核，进而形成大量氧化物 增加，单火花所均分得的能量反而有所降低，火花自 品体.此外，熔融态的SiO2和Mg0等氧化物在高温 身体积的减小，进而导致陶瓷层表面微孔尺寸的减 高压环境作用下再次发生化学反应，形成Mg2Si0,· 小].此外，一部分石墨烯随电解液进入放电通道 随着外界温度逐渐的降低，熔融态氧化物逐渐转变 之中，熔融态氧化物由放电通道向外喷射而出时，在 为Mg0、SiO2和Mg2SiO4的混合物 电解液的急速冷淬作用下，迅速凝固于放电通道的 Mg Sio 一石墨烯0 内壁周围，石墨烯也随之包覆其中，进而导致微孔发 Mg0 -石墨烯0.5% 0Si0, 一石墨烯1.0% 生堵塞现象o] Li Mg, 一石墨烯2.0% ◆Li,Mgg 2.3微弧氧化膜层物相分析 X射线衍射图谱如图3所示.由图谱可知，其 中Li,Mg,和Li,Mg,物相的峰来自于镁锂合金基体. 而微弧氧化陶瓷层主要由Mg0、SiO2以及Mg2SiO, 三种物相组成，陶瓷层中没有发现C物相的峰，可 能是由于陶瓷层中C含量较少的缘故山.此外，随 着微弧氧化电解液中石墨烯浓度的增加，可以看到 0 40 60 80 20) X射线衍射谱图中Mg0和Mg,SiO,两种物相的相 图3试样表面X射线行射图谱 对峰强明显增加，表明电解液中石墨烯含量的升高 Fig.3 XRD patters of the specimens 能够促进其在陶瓷层中相对含量的增加.微弧氧化 电源在恒压工作模式下，由于石墨烯大量分散于电 2.4微弧氧化膜层表面三维形貌 解液之中，明显提高了电解液的电导率，使得加载到 图4为陶瓷层表面三维形貌照片，其膜层表面 阳极试样两侧的电压和单脉冲的总能量均有所升 平均粗糙度值如表1所示(R即为表面轮廓最大峰 高，微弧放电瞬间产生的热能增加，进而使得大范围 高、Area为膜层表面检测面积区域).可以看出，随 内的镁合金基体发生熔融，另一方面是在熔融态氧 着电解液中石墨烯含量的增加，陶瓷层表面平均粗 化物凝固时，石墨烯颗粒作为第二相杂质粒子存在 糙度值Ra呈现先降低后升高的趋势，且当石墨烯 a h 高度/m 高度m 1.5 1.5 1 0.5 0.5 0 51015 0 高度小m 高度m 0.5 -200 -400 1.0 -600 800 Sμ 图4不同石墨烯体积分数的电解液中制备陶瓷层表面三维形貌.(a)0:(b)0.5%:(c)1%:(d)2% Fig.4 AFM micro-graphs of MAO coatings formed in electrolytes containing various GE concentrations:(a)0;(b)0.5%;(c)1%;(d)2%工程科学学报,第 40 卷,第 5 期 的能量升高,但由于阳极试样表面火花数量的急剧 增加,单火花所均分得的能量反而有所降低,火花自 身体积的减小,进而导致陶瓷层表面微孔尺寸的减 小[9] . 此外,一部分石墨烯随电解液进入放电通道 之中,熔融态氧化物由放电通道向外喷射而出时,在 电解液的急速冷淬作用下,迅速凝固于放电通道的 内壁周围,石墨烯也随之包覆其中,进而导致微孔发 生堵塞现象[10] . 图 4 不同石墨烯体积分数的电解液中制备陶瓷层表面三维形貌 郾 (a) 0; (b) 0郾 5% ; (c) 1% ; (d) 2% Fig. 4 AFM micro鄄graphs of MAO coatings formed in electrolytes containing various GE concentrations: (a) 0; (b) 0郾 5% ; (c) 1% ; (d) 2% 2郾 3 微弧氧化膜层物相分析 X 射线衍射图谱如图 3 所示. 由图谱可知,其 中 Li 3Mg7和 Li 3Mg17物相的峰来自于镁锂合金基体. 而微弧氧化陶瓷层主要由 MgO、SiO2 以及 Mg2 SiO4 三种物相组成,陶瓷层中没有发现 C 物相的峰,可 能是由于陶瓷层中 C 含量较少的缘故[11] . 此外,随 着微弧氧化电解液中石墨烯浓度的增加,可以看到 X 射线衍射谱图中 MgO 和 Mg2 SiO4 两种物相的相 对峰强明显增加,表明电解液中石墨烯含量的升高 能够促进其在陶瓷层中相对含量的增加. 微弧氧化 电源在恒压工作模式下,由于石墨烯大量分散于电 解液之中,明显提高了电解液的电导率,使得加载到 阳极试样两侧的电压和单脉冲的总能量均有所升 高,微弧放电瞬间产生的热能增加,进而使得大范围 内的镁合金基体发生熔融,另一方面是在熔融态氧 化物凝固时,石墨烯颗粒作为第二相杂质粒子存在 于膜层之中,促进了晶体形核,进而形成大量氧化物 晶体. 此外,熔融态的 SiO2 和 MgO 等氧化物在高温 高压环境作用下再次发生化学反应,形成 Mg2 SiO4 . 随着外界温度逐渐的降低,熔融态氧化物逐渐转变 为 MgO、SiO2 和 Mg2 SiO4 的混合物. 图 3 试样表面 X 射线衍射图谱 Fig. 3 XRD patterns of the specimens 2郾 4 微弧氧化膜层表面三维形貌 图 4 为陶瓷层表面三维形貌照片,其膜层表面 平均粗糙度值如表 1 所示(Rp 为表面轮廓最大峰 高、Area 为膜层表面检测面积区域). 可以看出,随 着电解液中石墨烯含量的增加,陶瓷层表面平均粗 糙度值 Ra 呈现先降低后升高的趋势,且当石墨烯 ·608·